Сейсмические волны внезапно ускоряются на глубине 2700 километров под поверхностью планеты. Это явление озадачивало ученых в течение десятилетий, пока японские исследователи не провели революционный эксперимент в лаборатории.
Геофизик Мотохико Мураками с командой швейцарских и японских ученых наконец выяснил причину загадочного феномена в слое D". Эта прослойка расположена между расплавленной магмой мантии и жидким металлом внешнего ядра Земли.
Кристаллы-трансформеры управляют подземными волнами
Ранее ученые предполагали, что ускорение сейсмических волн вызывает минерал перовскит. Он превращается в постперовскит под давлением 125 гигапаскалей и температуре более 2500 градусов Цельсия. Однако это объяснение оказалось неполным.
Настоящая причина кроется в ориентации кристаллов постперовскита. Когда они выравниваются в одном направлении, материал становится значительно тверже. Это позволяет сейсмическим волнам двигаться сквозь него с более высокой скоростью.
Мураками использовал аналог постперовскита – MgGeO3 для лабораторных тестов. Кристаллы нагревали лазером, сжимали и снова подвергали термообработке. Затем сквозь них пропускали звуковые волны высокого давления.
Результаты подтвердили теорию. Выровненные кристаллы увеличивали скорость звуковых волн на 20-30 процентов по сравнению с хаотично расположенными. Это первое экспериментальное подтверждение движения материалов в недрах Земли.
Движущая сила изменений
Выравнивание кристаллов вызывает конвекция – тот же процесс, который формирует ураганы в атмосфере. Горячие породы поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз в непрерывном цикле. Это движение деформирует кристаллы постперовскита, заставляя их поворачиваться в одном направлении.
Открытие поможет лучше понять строение нашей планеты. Слой D" толщиной около 200 километров содержит остатки древних океанических плит возрастом более миллиарда лет. Именно здесь зарождаются мантийные плюмы – горячие потоки, поднимающиеся к поверхности и образующие вулканы.
