Исследователи подтвердили теоретически предсказанный переход спаривания спинов электронов глубоко внутри Земли

Международная исследовательская группа, включая профессора Джона У. Хернлунда и доцента Кристин Хаузер из Института наук о Земле и жизни (ELSI), опубликовала в Nature Communications работу, в которой предлагается уникальный сейсмологический признак перехода спинового состояния электронов в минерале ферропериклазе в средней мантии Земли. Этот переход, долгое время предсказывавшийся для условий высокого давления (~1500 км глубины), наконец обнаружен косвенным образом по данным сейсмической томографии.

Исследование важно, поскольку подтверждает фундаментальные физико-химические процессы, происходящие в недрах планеты. Обнаружение сигнала перехода спинового состояния позволяет картировать распределение ферропериклаза — второго по распространенности минерала в мантии. Это, в свою очередь, помогает идентифицировать области с разным химическим составом, такие как гипотетические долгоживущие структуры BEAMS, обогащенные бриджманитом, и отслеживать конвективные потоки, которые приводят в движение тектонику плит.

«Относительное ослабление P-волновых сигналов на двух разных глубинах для быстрых и медленных сейсмических аномалий трудно объяснить просто ошибками визуализации», — отмечает соавтор Кристин Хаузер. Команда использовала метод «карты голосования», сравнивая сейсмические модели, построенные разными группами с использованием различных данных и методов. Согласованное ослабление аномалий в P-волновых моделях по сравнению с S-волновыми на предсказанных глубинах оказалось явным признаком влияния перехода спинового состояния в ферропериклазе.