Сейсмічні хвилі раптово прискорюються на глибині 2700 кілометрів під поверхнею планети. Це явище спантеличувало науковців протягом десятиліть, поки японські дослідники не провели революційний експеримент у лабораторії.
Геофізик Мотохіко Муракамі з командою швейцарських і японських учених нарешті з'ясував причину загадкового феномену в шарі D". Цей прошарок розташований між розплавленою магмою мантії та рідким металом зовнішнього ядра Землі.
Кристали-трансформери керують підземними хвилями
Раніше вчені припускали, що прискорення сейсмічних хвиль спричиняє мінерал перовскіт. Він перетворюється на постперовскіт під тиском 125 гігапаскалів та температурі понад 2500 градусів Цельсія. Проте це пояснення виявилося неповним.
Справжня причина криється в орієнтації кристалів постперовскіту. Коли вони вирівнюються в одному напрямку, матеріал стає значно твердішим. Це дозволяє сейсмічним хвилям рухатися крізь нього з вищою швидкістю.
Муракамі використав аналог постперовскіту — MgGeO3 для лабораторних тестів. Кристали нагрівали лазером, стискали та знову піддавали термообробці. Потім крізь них пропускали звукові хвилі високого тиску.
Результати підтвердили теорію. Вирівняні кристали збільшували швидкість звукових хвиль на 20-30 відсотків порівняно з хаотично розташованими. Це перше експериментальне підтвердження руху матеріалів у надрах Землі.
Рушійна сила змін
Вирівнювання кристалів спричиняє конвекція — той самий процес, що формує урагани в атмосфері. Гарячі породи піднімаються вгору, а холодні опускаються вниз у безперервному циклі. Цей рух деформує кристали постперовскіту, змушуючи їх повертатися в одному напрямку.
Відкриття допоможе краще зрозуміти будову нашої планети. Шар D" товщиною близько 200 кілометрів містить залишки древніх океанічних плит віком понад мільярд років. Саме тут зароджуються мантійні плюми — гарячі потоки, що піднімаються до поверхні й утворюють вулкани.
