Konsepsi seniman tentang lapisan dalam bumi. Kredit gambar: S. Jacobsen, M. Wysession, dan G. Caras. klik untuk memperbesar
Baru-baru ini, seismolog telah mengamati bahwa kecepatan dan arah gelombang seismik di mantel bawah Bumi, antara 400 dan 1.800 mil di bawah permukaan, sangat bervariasi. "Saya pikir kita mungkin telah menemukan mengapa gelombang seismik berjalan sangat tidak konsisten di sana," katanya. kata Jung-Fu Lin. * Lin berada di Laboratorium Geofisika Lembaga Carnegie pada saat penelitian dan penulis utama makalah yang diterbitkan dalam edisi 21 Juli, Nature. Sampai penelitian ini, para ilmuwan telah menyederhanakan efek zat besi pada bahan mantel. Ini adalah logam transisi paling melimpah di planet ini dan hasil kami tidak seperti yang diprediksi para ilmuwan ,? dia melanjutkan. ? Kita mungkin harus mempertimbangkan kembali apa yang kita pikirkan terjadi di zona tersembunyi itu. Jauh lebih kompleks dari yang kita bayangkan.
Tekanan-tekanan yang menghancurkan pada atom-atom dan elektron-elektron memeras mantel bawah begitu dekat sehingga mereka berinteraksi secara berbeda dari dalam kondisi normal, bahkan memaksa elektron-elektron pemintalan berpasangan dalam orbit. Secara teori, perilaku gelombang seismik pada kedalaman tersebut dapat dihasilkan dari efek tekanan mencengkeram pada keadaan spin elektron dari besi dalam bahan bermantel rendah. Tim Lin melakukan percobaan ultra-tekanan tinggi pada bahan oksida paling banyak di sana, magnesiow? Stite (Mg, Fe) O, dan menemukan bahwa perubahan keadaan spin elektron dari besi dalam mineral secara drastis mempengaruhi sifat elastis dari magnesiow? Stite . Penelitian ini dapat menjelaskan anomali gelombang seismik kompleks yang diamati pada mantel paling bawah.
Sebagai rekan penulis studi ini, Viktor Struzhkin menguraikan: "Ini adalah studi pertama yang menunjukkan secara eksperimental bahwa elastisitas magnesiow? Stite berubah secara signifikan di bawah tekanan mantel yang lebih rendah, yang berkisar antara 500.000 hingga 1 juta kali tekanan di permukaan laut (1 atmosfer). ). Magnesiowite, yang mengandung 20% besi oksida dan 80% magnesium oksida, diyakini merupakan sekitar 20% dari mantel yang lebih rendah berdasarkan volume. Kami menemukan bahwa ketika mengalami tekanan antara 530.000 dan 660.000 atmosfer, putaran elektron besi berubah dari keadaan putaran tinggi (tidak berpasangan) ke keadaan putaran rendah (pasangan berpasangan). Saat memantau keadaan putaran besi, kami juga mengukur laju perubahan volume (densitas) magnesiowite stite melalui transisi elektronik. Informasi itu memungkinkan kami untuk menentukan bagaimana kecepatan seismik akan bervariasi di sepanjang transisi.
"Anehnya, gelombang seismik massal melaju sekitar 15% lebih cepat begitu elektron-elektron besi dipasangkan dalam magnesium-besi oksida," katanya. komentar rekan penulis Steven Jacobsen. ? Oleh karena itu, lompatan kecepatan yang diukur melintasi transisi mungkin dapat dideteksi secara seismik di mantel dalam. Percobaan dilakukan di dalam sel tekanan berlian-landasan menggunakan sumber cahaya X-ray intens di sumber synchrotron generasi ketiga bangsa, Argonne National Laboratory dekat Chicago.
"Daerah mantel bawah yang misterius tidak bisa disampel secara langsung. Jadi kita harus mengandalkan eksperimen dan teori. Karena apa yang terjadi di interior bumi mempengaruhi dinamika seluruh planet, penting bagi kita untuk mencari tahu apa yang menyebabkan perilaku gelombang seismik yang tidak biasa di wilayah itu ,? kata Lin. "Hingga kini, para ilmuwan bumi telah memahami interior Bumi dengan hanya mempertimbangkan oksida dan silikat murni. Hasil kami hanya menunjukkan bahwa besi, logam transisi paling melimpah di seluruh bumi, menimbulkan sifat yang sangat kompleks di wilayah yang dalam itu. Kami menantikan eksperimen berikutnya untuk melihat apakah kami dapat memperbaiki pemahaman kami tentang apa yang terjadi di sana ,? dia menyimpulkan.
Sumber Asli: Siaran Berita Institusi Carnegie
