Квантовый фазовый переход обнаружен в глобальном масштабе глубоко внутри Земли

Исследователи впервые идентифицировали в сейсмических данных сигнал квантового фазового перехода — изменения спинового состояния железа в минерале ферропериклазе — в нижней мантии Земли на глубине более 660 км. Это было достигнуто благодаря совместной работе материаловедов и геофизиков, изучивших конкретные области мантии, где ожидается высокое содержание ферропериклаза. Открытие подтверждает теоретические предсказания, сделанные ранее. Исследование опубликовано 8 октября 2021 года в журнале Nature Communications.

Это открытие имеет ключевое значение для интерпретации сейсмических томографических изображений недр Земли. Изменение спинового состояния (спиновый кроссовер) влияет на сейсмические скорости и стабильность фаз в минералах мантии. Геодинамическое моделирование показывает, что этот квантовый процесс может усиливать конвекцию в мантии и движение тектонических плит, потенциально влияя на частоту таких событий, как землетрясения и извержения вулканов.

«Этот захватывающий результат, подтверждающий мои более ранние предсказания, иллюстрирует важность совместной работы физиков-материаловедов и геофизиков», — отметила профессор Рената Венцкович из Колумбийского университета. Она также добавила, что методы моделирования, применяемые в этой работе, позволяют улучшить анализ 3D-томографических изображений Земли и понять, как чудовищные давления в недрах планеты косвенно влияют на процессы на её поверхности.