Ученые воссоздали экстремальные условия глубоких недр Земли

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли и Йельского университета воссоздали колоссальное давление и высокие температуры, характерные для глубинных слоев Земли, чтобы разрешить давнюю загадку: почему некоторые сейсмические волны проходят через границу между твердой мантией и жидким внешним ядром быстрее других.

Исследователи под руководством Лоуэлла Мияги использовали алмазную наковальню, чтобы сжать стекло из MgSiO₃ до давления, почти в 1.4 миллиона раз превышающего атмосферное, и нагреть его до 3500 Кельвинов, получив крошечный образец пост-перовскита. Затем они сжали его до 2 миллионов атмос и облучили интенсивным рентгеновским лучом от источника Advanced Light Source (ALS) в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Это позволило получить дифракционную картину, раскрывающую поведение минерала при деформации.

Оказалось, что ориентация кристаллов пост-перовскита в деформированной породе позволяет одним сейсмическим волнам — поляризованным параллельно границе ядро-мантия — распространяться быстрее, чем волнам, поляризованным перпендикулярно ей. Эта анизотропная структура может объяснить наблюдения сейсмологов.

«Впервые мы можем использовать минералогическую физику с алмазными наковальнями на ALS, чтобы получить информацию о том, как этот минерал, пост-перовскит, ведет себя под огромным давлением», — сказал соавтор работы Ханс-Рудольф Венк. «Люди предполагали это как объяснение анизотропии, но теперь у нас есть экспериментальные доказательства».

Понимание поведения пост-перовскита — ключ к интерпретации процессов на границе ядра и мантии, где холодные тектонические плиты опускаются, нагреваются и снова поднимаются, перемешивая материал и тепло. Исследование, опубликованное 24 сентября в журнале Science, имеет важное значение для понимания внутренних процессов нагрева и охлаждения Земли.