Земля показала свое нутро: в лаборатории создана глубокая мантия нашей планеты

В лаборатории создана глубокая мантия нашей планеты

Ученые смогли воссоздать в лабораторных условиях состояние глубокой мантии нашей планеты. Ее исследование поможет изучать реальные горные породы при высоком давлении и высокой температуре на глубине около тысячи километров. Первые результаты этого исследования поразили ученых. Для проведения этого исследования они впервые деформировали настоящую скалу, сжимая и нагревая оливин примерно на 700 градусов до 400 тысяч раз выше атмосферного давления.

В таких экстремальных условиях с использованием рентгеновского источника DESY PETRA III, создана смесь двух самых распространенных на Земле минералов – бриджманит и ферропериклаз. Считается, что они характерны для нижней мантии Земли.


Поведение смеси в составе нижней мантии исследователи назвали неожиданным, возможным лишь при прохождении волн землетрясения. Конвекция в мантии планеты управляет тектоникой земных пластов. Она напрямую связана с вулканической активностью и землетрясениями. Но самые глубокие буровые керны не позволяют заглянуть внутрь конвекции планеты. Наука считает, что сейсмическое поведение в глубоких пластах связано с кристаллами мантийных минералов.

Именно они вызывают ровные мантийные потоки. Текстура этих минералов способствует необратимому движению внутри кристаллической решетки, которое ведет в пластической деформации.

Самые распространенные из них - бриджманит,- силикат магния, и ферропериклаз, - оксид магния и железа. Первый признан самым распространенным минералом на Земле, его присутствие в почве составляет почти 40 процентов. Понимание деформационного поведения важно, чтобы предвидеть динамику мантии. Геологические эксперименты, исследующие нижние слои, проводились на образцах с одним минералом.


Новое исследование было направлено на изучение потенциальных отличий поведения бриджманита при влиянии мультиминеральных воздействий. Сжав оливин – минерал в верхней мантии, а затем нагрев его и снова сжав до до глубокого более низкого мантийного давления, ученые наблюдали за его сложной кристаллической структурой.

Механизмы его деформации менялись вместе с температурой. Итоги исследования заключаются в том, что ферропериклаз, вероятно, подвергается значительной деформации, но при этом минерал не вносит вклад в наблюдаемую сейсмическую анизотропию в нижней мантии.

Ссылка: «Действует ли гетерогенная деформация как средство контроля сейсмической анизотропии в нижней мантии Земли?» Авторы: Саманта Купер, Серхио Специале, Хауке Марквардт, Ханс-Петер Лерманн и Лоуэлл Мияги, 14 октября 2020 г., Frontiers in Earth Science. DOI: 10.3389 / feart.2020.540449