Mga bagong tuklas Maraming mga geologist ang nagmumungkahi na mas madaling maunawaan ang interior ng Earth

Ang kasalukuyang pag-unawa ay ang komposisyon ng kemikal ng mantle ng Earth na medyo magkatulad. Ngunit ang mga eksperimento ng mga mananaliksik ng ETH ngayon ay nagpapakita na ang pananaw na ito ay mas simple. Ang kanilang mga resulta ay nalulutas ang isang pangunahing problemang kinakaharap ang heograpiya – at nagtataas ng ilang mga bagong katanungan.

May mga lugar na hindi natin laging maabot. Ang isa sa mga ito ay ang loob ng mundo. Ngunit mayroon kaming mga paraan upang makakuha ng pag-unawa sa hindi pinangalanang mundong ito. Ang mga seismic alon, halimbawa, ay nagbibigay-daan sa amin upang ilagay ang mahahalagang hadlang sa istraktura ng ating planeta at mga pisikal na katangian ng mga bagay na nakatago sa loob nito. May mga batong bulkan na nagmumula sa kailaliman ng crust ng lupa, at nagbibigay sila ng mahahalagang pahiwatig tungkol sa kemikal na komposisyon ng mantle. Sa wakas ay may mga pagsubok sa laboratoryo na maaaring gayahin ang mga kondisyon ng interior ng Earth sa isang maliit na sukat.

Ang eksperimentong propesor ng physics ng ore na si Motohiko Murakami at ang kanyang koponan ay naglathala kamakailan ng isang bagong isyu sa journal PNAS At ipinapakita kung gaano maliwanag ang gayong mga eksperimento. Ang mga natuklasan ng mga mananaliksik ay iminumungkahi na maraming pag-unawa ng mga geologist sa panloob na Earth ay maaaring maging sobrang simple.

Suriin ang malalim na bato sa loob ng lupa

Gumagamit ang mga mananaliksik ng ETH ng isang kumplikadong pagkakasunud-sunod ng pagsubok upang pag-aralan ang pag-uugali ng malalim na bato sa interior ng Earth. Ang dami ay nasa gitna ng larawan ng modelo. Kredito: M. Murakami, EDH Zurich

Dramatikong pagbabago

Ang kalasag nito ay nasa ibaba lamang ng ibabaw ng lupa na may kapal na ilang kilometro. Ginawa ng bato, umiikot ito sa gitna ng planeta, na nagsisimula sa 2,900 na kilometro sa ibaba namin. Salamat sa mga signal ng seismic, alam namin na may isang dramatikong pagbabago sa mantle sa lalim na halos 660 km: dito natutugunan ng itaas na balabal ang mas mababang balabal at ang mga mekanikal na katangian ng bato ay nagsimulang magbago, kaya’t ang drogong seismic sa hangganan na ito ay nagbago nang malaki.

Ang hindi malinaw ay kung ito ay isang pisikal na hangganan o kung ang kemikal na komposisyon ng bato ay nagbabago din sa puntong ito. Maraming mga geologist ang isinasaalang-alang ang mantle ng Earth na medyo tuloy-tuloy na may mayamang magnesiyo na bato, na nagreresulta sa isang compound na katulad ng peritoneal rock na matatagpuan sa ibabaw ng Earth. Ang mga messenger na ito, na nagmumula sa itaas na balabal hanggang sa ibabaw ng Daigdig sa pamamagitan ng mga kaganapan tulad ng pagsabog ng bulkan, ay naghayag ng isang ratio ng magnesiyo-silikon na 3 hanggang 1.3.

“Ang palagay na ang komposisyon ng mantle ng Earth ay higit pa o mas mababa ang homogenous ay batay sa isang medyo simpleng teorya,” paliwanag ni Murakami. “Iyon ay, malakas na alon ng kombeksyon sa loob ng mantle na nagtutulak ng paggalaw ng mga plate ng tektonik sa ibabaw ng Earth na patuloy na ihinahalo dito. Ngunit ang pananaw na ito ay mas simple.”

Nasaan ang silikon?

Mayroong talagang isang pangunahing kapintasan sa teoryang ito. Tanggap na pangkalahatan na ang Earth ay nabuo mga 4.5 bilyong taon na ang nakakaraan sa pamamagitan ng akumulasyon ng mga meteorite na nagmula sa primitive solar nebula, pati na rin ang pangkalahatang komposisyon ng mga meteorite na iyon. Ang pagkita ng pagkakaiba-iba ng mundo sa core, mantle at crust ay naganap bilang bahagi ng ikalawang yugto.

Ang pag-iwan sa iron at nickel na bahagi na ngayon ng core ng planeta, malinaw na ang mantle ay dapat maglaman ng mas maraming silikon kaysa sa peridotite rock. Batay sa mga kalkulasyon na ito, ang isang ratio ng magnesiyo-silikon sa mantle ay dapat na mas malapit sa ~ 1 kaysa sa 1.3.

Sinenyasan nito ang mga geologist na magtanong ng sumusunod na katanungan: Nasaan ang nawawalang silikon? Mayroong isang malinaw na sagot: mayroong napakakaunting silikon sa manta ng lupa sapagkat ito ay nasa gitna ng mundo. Ngunit may ibang konklusyon si Murakami, ibig sabihin, ang silikon ay nasa mas mababang balabal. Nangangahulugan ito na ang komposisyon ng mas mababang balabal ay naiiba mula sa itaas na balabal.

Abstract Model Gaddy

Ang dalawang brilyante na nakapaloob ang ispesimen ay matatagpuan sa gitna ng sample na caddy na ito. Ang paghihigpit ng mga turnilyo ay lumilikha ng parehong presyon tulad ng nakikita sa loob ng mas mababang kalasag. Kredito: M. Murakami, EDH Zurich

Teorya ng metalikang kuwintas

Ang teorya ni Murakami ay tumatagal ng ilang mga likot: Una, alam na natin kung gaano kabilis ang mga alon ng seismic na naglalakbay sa pamamagitan ng balabal. Pangalawa, ipinapakita sa mga pagsubok sa laboratoryo na ang kalasag ay halos gawa sa siliceous ore bridgemanite at magnesiyong mineral na ferroperclase. Pangatlo, alam natin na ang bilis ng paglalakbay ng mga seismic na alon ay nakasalalay sa pagkalastiko ng mga mineral na bumubuo sa bato. Samakatuwid, kung ang nababanat na mga katangian ng dalawang mga ores ay kilala, ang ratio ng bawat mineral na kinakailangan upang maiugnay sa napansin na tulin ng mga seismic na alon ay maaaring kalkulahin. Maaaring makuha kung ano ang dapat na komposisyon ng kemikal ng mas mababang balabal.

Kahit na ang nababanat na mga katangian ng ferropericulase ay kilala, ang mga katangian ng Bridgezmanite ay hindi pa kilala. Ito ay dahil ang pagkalastiko ng mineral na ito ay higit na nakasalalay sa komposisyon ng kemikal; Mas partikular, magkakaiba ito depende sa kung magkano ang bakal sa bridgeridge.

Rock sa pagitan ng mga tip ng brilyante

Sa panahon ng pagsubok, ang mga ispesimen ng bato ay pinagbuklod sa pagitan ng dalawang mga tip sa brilyante. Ang mga tip ng diamante ay sinusukat ng humigit-kumulang. 0.1 mm Kredito: M. Murakami, EDH Zurich

Mga pagsukat na gugugol ng oras

Sa kanyang laboratoryo, si Murakami at ang kanyang koponan ay nagsasagawa ngayon ng mga pagsubok sa mataas na presyon sa mineral na ito at pagsubok sa iba’t ibang mga kanta. Ang mga mananaliksik ay nagsimula sa pamamagitan ng pagbuo ng isang maliit na ispesimen sa pagitan ng dalawang mga tip sa brilyante at paggamit ng isang espesyal na aparato upang idikit silang magkasama. Inilalagay nito ang modelo sa ilalim ng napakataas na presyon, na katulad ng nakikita sa ibabang baluti.

Natuklasan ang silikon

Ginamit noon ni Murakami ang mga halaga ng pagsukat upang i-modelo ang kombinasyon na pinakamahusay na nauugnay sa paglaganap ng mga seismic wave. Ang mga resulta ay nagpapatunay sa kanyang teorya na ang komposisyon ng mas mababang balabal ay naiiba sa sa itaas na balabal. “Tinantya namin na ang mababang manta ng Bridgemanite ay 88 hanggang 93 porsyento,” sabi ni Murakami, na idinagdag na “binibigyan nito ang rehiyon ng isang ratio ng magnesiyo-silikon na humigit-kumulang na 1.1.” Nalulutas ng teorya ni Murakami ang misteryo ng nawawalang silikon.

Ngunit ang kanyang mga natuklasan ay nagtataas ng mga bagong katanungan. Halimbawa, sa loob ng ilang mga subdivisional zone, ang crust ng Earth ay itinulak nang mas malalim sa mantle – kung minsan kahit sa hangganan ng gitna. Nangangahulugan ito na ang pang-itaas at mas mababang mga manta ay hindi tunay na magkakahiwalay na mga katawan. Maaari nating makita kung paano nakikipag-ugnay ang dalawang bahagi at kung paano ang dynamics ng interior ng Earth na form na magkakaiba ng mga bahagi ng chemically.

Tandaan: “Mga Katibayan sa Pagsubok para sa Silica Enriched Underground Armor na may Iron Domised Bridgemanite” Izumi Mashino, Motohiko Murakami, Nobuyoshi Miyajima at Sylvain Pettigrat, 22 Oktubre 2020, Mga proseso ng National Academy of Science.
DOI: 10.1073 / pnas.1917096117

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.