Concepción artística de las capas internas de la Tierra. Crédito de la imagen: S. Jacobsen, M. Wysession y G. Caras. Click para agrandar
Recientemente, los sismólogos han observado que la velocidad y la dirección de las ondas sísmicas en el manto inferior de la Tierra, entre 400 y 1,800 millas debajo de la superficie, varían enormemente. "Creo que podemos haber descubierto por qué las ondas sísmicas viajan tan inconsistentemente allí". declaró Jung-Fu Lin. * Lin estaba en el Laboratorio de Geofísica de la Institución Carnegie en el momento del estudio y autor principal del artículo publicado en la edición del 21 de julio de Nature. ? Hasta esta investigación, los científicos han simplificado los efectos del hierro sobre los materiales del manto. ¿Es el metal de transición más abundante en el planeta y nuestros resultados no son lo que los científicos han predicho? él continuó. ? Quizás tengamos que reconsiderar lo que creemos que está sucediendo en esa zona oculta. Es mucho más complejo de lo que imaginamos.
Las presiones aplastantes en el manto inferior comprimen átomos y electrones tan estrechamente que interactúan de manera diferente a las condiciones normales, incluso obligando a los electrones giratorios a emparejarse en órbitas. En teoría, el comportamiento de las ondas sísmicas a esas profundidades puede resultar del efecto de presión de agarre de vicio sobre el estado de giro de electrones del hierro en los materiales del manto inferior. El equipo de Lin realizó experimentos de presión ultra alta en el material de óxido más abundante allí, magnesiow? Stite (Mg, Fe) O, y descubrió que los estados cambiantes de giro de electrones del hierro en ese mineral afectan drásticamente las propiedades elásticas de magnesiow? Stite . La investigación puede explicar las complejas anomalías de las ondas sísmicas observadas en el manto más bajo.
Como coautor del estudio, Viktor Struzhkin explicó: "Este es el primer estudio que demuestra experimentalmente que la elasticidad del magnesiowite stite cambia significativamente bajo presiones del manto inferior que van desde más de 500,000 a 1 millón de veces la presión al nivel del mar (1 atmósfera ) Se cree que el magnesio fibroso, que contiene 20% de óxido de hierro y 80% de óxido de magnesio, constituye aproximadamente el 20% en volumen del manto inferior. Descubrimos que cuando se someten a presiones entre 530,000 y 660,000 atmósferas, los espines de electrones del hierro pasaron de un estado de alto giro (sin emparejar) a un estado de bajo giro (emparejado por giro). Mientras controlamos el estado de rotación del hierro, también medimos la tasa de cambio en el volumen (densidad) de magnesiowite a través de la transición electrónica. Esa información nos permitió determinar cómo las velocidades sísmicas variarán a lo largo de la transición.
? Sorprendentemente, las ondas sísmicas a granel viajan aproximadamente un 15% más rápido una vez que los electrones de hierro se combinan en el óxido de magnesio y hierro? comentó el coautor Steven Jacobsen. "El salto de velocidad medido a través de la transición podría, por lo tanto, ser detectable sísmicamente en el manto profundo". Los experimentos se llevaron a cabo dentro de una celda de presión de yunque de diamante utilizando la intensa fuente de luz de rayos X en la fuente sincrotrón de tercera generación del país, el Laboratorio Nacional Argonne, cerca de Chicago.
? La misteriosa región del manto inferior no se puede muestrear directamente. Entonces tenemos que confiar en la experimentación y la teoría. Dado que lo que sucede en el interior de la Tierra afecta la dinámica de todo el planeta, es importante que descubramos qué está causando el comportamiento inusual de las ondas sísmicas en esa región. declaró Lin. Hasta ahora, los científicos de la Tierra han entendido el interior de la Tierra al considerar únicamente óxidos y silicatos puros. Nuestros resultados simplemente señalan que el hierro, el metal de transición más abundante en toda la Tierra, da lugar a propiedades muy complejas en esa región profunda. Esperamos con ansias nuestros próximos experimentos para ver si podemos refinar nuestra comprensión de lo que está sucediendo allí. Él concluyó.
Fuente original: Comunicado de prensa de Carnegie Institution
