Yurii Mongol
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Misteriose macchie nelle profondità del mantello terrestre potrebbero essere minerali precipitati da un antico oceano di magma che si è formato nella collisione che ha anche creato la luna.
Queste macchie, chiamate zone a velocità ultra bassa, si trovano molto in profondità nel mantello, vicino al nucleo terrestre. Sono noti solo perché quando le onde sismiche dei terremoti li attraversano, le onde rallentano drammaticamente. Ciò indica che i blob sono in qualche modo diversi dalle altre parti del mantello, ma nessuno sa come.
Ora, una nuova ricerca suggerisce che le macchie potrebbero essere un minerale ricco di ossido di ferro chiamato magnesiowüstite. In tal caso, la loro esistenza suggerirebbe un ex oceano di magma che potrebbe essere esistito 4,5 miliardi di anni fa, quando un enorme pezzo di roccia spaziale si è schiantato sulla Terra, ha prodotto il materiale che sarebbe diventato la luna e probabilmente ha sciolto grandi porzioni del pianeta. . [In foto: Oceano acquoso nascosto sotto la superficie terrestre]
"Se si riesce a identificare che queste macchie contengono una quantità di magnesiowüstite, sarebbe un'indicazione che c'era un oceano di magma e si è cristallizzato in questo modo dove l'ossido ricco di ferro è precipitato e affondava alla base del mantello" ha detto il leader dello studio Jennifer Jackson, professore di fisica minerale presso il California Institute of Technology.
Blob dispari
Il mantello è spesso circa 1.800 miglia (2.900 chilometri) e le zone di velocità ultra bassa sono spesse e larghe da meno di un miglio fino a 100 km, ha detto Jackson. Rallentano le onde sismiche che li attraversano dal 30 al 50 percento.
Non è possibile studiare direttamente questi strani blob, quindi Jackson e i suoi colleghi hanno dovuto imitare le pressioni del mantello profondo proprio sulla superficie terrestre. Per scoprire se il minerale magnesiowüstite ha il tipo di proprietà che si vedono nelle zone a velocità ultra bassa, i ricercatori hanno prelevato un piccolo campione del minerale, lo hanno messo in una camera a pressione e lo hanno schiacciato con forza con un paio di incudini di diamante. L'intero apparato pressurizzato è abbastanza piccolo da stare nel palmo di una mano.
"A volte dico che sto portando in giro la pressione di confine tra il nucleo e il mantello in tasca", ha detto Jackson.
I ricercatori hanno bombardato il campione con raggi X da diverse angolazioni e poi hanno misurato l'energia dei raggi X mentre uscivano dal campione, cercando come le interazioni con la struttura cristallina del minerale li cambiassero.
Sotto pressione
Hanno scoperto che le pressioni elevate cambiano tutto. Alla pressione atmosferica, ha detto Jackson, le onde che escono da un campione di magnesiowüstite sono sempre le stesse, indipendentemente dalla direzione in cui viaggiano attraverso il cristallo. [Foto: le formazioni geologiche più strane del mondo]
Tuttavia, alle pressioni al confine tra nucleo e mantello, la direzione in cui viaggiano le onde è molto importante. Può esserci una differenza fino al 60 percento nella velocità di un'onda che attraversa il cristallo a seconda di come passa attraverso. Un'onda trasversale che viaggia attraverso il minerale si muove a poco meno di 1,8 miglia al secondo (3 km / s) in una direzione e poco più di 3,1 miglia al secondo (5 km / s) in un'altra, ha detto Jackson.
La direzione di viaggio più veloce per le onde a pressione atmosferica - lungo il bordo della struttura cristallina - è la direzione di viaggio più lenta per le onde a pressioni nucleo-mantello, ha detto. La direzione di viaggio più veloce alle pressioni nucleo-mantello è attraverso la faccia del cristallo nel laboratorio. Queste differenze nel modo in cui le onde viaggiano a seconda della direzione e della struttura cristallina sono chiamate anisotropie.
Cosa significa questo per il vero mantello? Ebbene, disse Jackson, anche laggiù sono state osservate anisotropie. Nessuno ha davvero cercato di vedere se le zone a velocità ultra bassa li hanno, ma c'è motivo di pensare che potrebbero. Se la teoria del raffreddamento-magma-oceano è vera e c'è magnesiowüstite in profondità nel mantello, potrebbe essere spinto, schiacciato e spinto in una configurazione anisotropa da pezzi di crosta oceanica che sono stati spinti in profondità nel mantello nel processo di subduzione. (La subduzione si verifica quando un pezzo di crosta si spinge sotto un altro e si tuffa nel mantello, come accade oggi lungo la costa nord-occidentale del Nord America.)
"Se possiamo cercarlo, sarebbe davvero una buona prova per suggerire questa interazione tra l'antica subduzione delle lastre e le zone a velocità ultra bassa che contengono questo ossido ricco di ferro", ha detto Jackson.
Ora, Jackson spera di lavorare con i sismologi per vedere se le onde sismiche che entrano nelle zone di velocità ultra basse escono in modo diverso a seconda della direzione del viaggio. Se lo fanno, rafforzerà ulteriormente l'ipotesi del magnesiowüstite.
"La presenza di questo minerale, modellato dalla lastra, potrebbe darci un'idea dell'oceano di magma terrestre e della sua cristallizzazione", ha detto Jackson.
I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati a maggio sul Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Nota del redattore: questo articolo è stato aggiornato per correggere una dichiarazione sulla subduzione.
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