Исследование, проведенное в Аргоннской национальной лаборатории (США) на Источнике синхротронного излучения (Advanced Photonsource, APS), значительно повлияет на представление об устройстве нижней мантии Земли. Мантия составляет большую часть планеты, поэтому понимание ее природы будет важнейшим фактором, например, в работе сейсмологов, которые смогут объяснить землетрясения и другие малоизученные сейсмические феномены.
Хотя людям еще не удалось пробурить Землю глубже, чем на 12 км, ученые смогли построить полную картину происходящего в глубине планеты через расчеты и эксперимент. Все жители Земли обитают на верхней части коры, самого тонкого слоя. Под ним находится мантия, а еще глубже — внешнее и внутреннее ядро планеты. Нижняя мантия является самым большим слоем — от 650 км до 3000 км в глубину. Ранее считалось, что вся она состоит из одного и того же минерала — железо-магнезиального силиката, упорядоченного в структуру под названием перовскит. Температура в мантии составляет около 1900° С. В таких условиях материал, из которого она состоит, должен обладать специфичными свойствами, а структуры, которые там находятся, могли бы оказаться невозможными на поверхности Земли.
Чтобы воссоздать условия в мантии Земли, ученые использовали возможности APS: лазерами высокой мощности они нагревали образец, в это же время находящийся под высоким давлением в ячейке с алмазными наковальнями. Далее на образец исследователи направляли рентгеновские лучи. По их рассеянию и была определена атомная структура образца.
Выяснилось, что в этих условиях на глубине около 1900 км под землей перовскит фактически распадается на две отдельные фазы: одна практически не содержит железа, другая — полна им. Богатая железом фаза, названная H-фазой, гораздо более стабильна в подобных условиях. Исследователи считают, что с учетом этих новых данных все геодинамические модели должны быть пересмотрены.
Источник иллюстрации: ru.123rf.com
