지구의 내층에 대한 작가의 개념. 이미지 제공 : S. Jacobsen, M. Wysession 및 G. Caras. 클릭하면 확대
최근에, 지진 학자들은 지표면으로부터 400 마일에서 1,800 마일 사이에있는 지구의 맨틀 내 지진파의 속도와 방향이 엄청나게 변하는 것을 관찰했습니다. “지진파가 왜 그렇게 일관되지 않은 곳으로 이동하는지 발견했을 것입니다. Jung-Fu Lin. * Lin은 연구 당시 카네기 연구소의 지구 물리 실험실과 함께했으며 Nature의 7 월 21 일자에 발표 된 논문의 수석 저자였습니다. 이 연구가 끝날 때까지 과학자들은 맨틀 재료에 대한 철의 영향을 단순화했습니다. 지구상에서 가장 풍부한 전이 금속이며 우리의 결과가 과학자들이 예측 한 것이 아닌가? 그는 계속했다. 우리는 그 숨겨진 영역에서 우리가 생각하는 것을 재고해야 할 수도 있습니다. 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 복잡합니다.?
하부 맨틀의 분쇄 압력은 원자와 전자를 너무 밀접하게 결합하여 정상적인 조건에서 다르게 상호 작용하여 회전 전자가 궤도에서 쌍을 이루도록합니다. 이론적으로, 그러한 깊이에서의 지진파 거동은 맨틀 맨틀 재료에서 철의 전자 스핀 상태에 대한 바이스 그립 압력 효과로 인해 발생할 수 있습니다. Lin의 연구팀은 가장 풍부한 산화물 재료 인 마그네시아이 트 라이트 (Mg, Fe) O에 대해 초고압 실험을 수행했으며, 그 미네랄에서 철의 전자 스핀 상태 변화는 마그네시아이 트의 탄성 특성에 크게 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. . 이 연구는 맨틀 맨 아래에서 관찰되는 복잡한 지진파 이상을 설명 할 수 있습니다.
연구의 공동 저자 Viktor Struzhkin은 다음과 같이 설명했다.“마그네시오 사이트의 탄성이 맨틀 압력 하에서 해수면 압력의 50 만에서 100 만 배 (1 기압)의 범위에서 현저하게 변화한다는 것을 실험적으로 입증 한 최초의 연구 ). 20 % 산화철 및 80 % 산화 마그네슘을 함유하는 마그네시아 파이트는 부피에 의해 하부 맨틀의 대략 20 %를 구성하는 것으로 여겨진다. 530,000 내지 660,000 대기압의 압력을받을 때, 철의 전자 스핀이 높은 스핀 상태 (비 페어링)에서 낮은 스핀 상태 (스핀 페어)로 바뀌었다. 철의 스핀 상태를 모니터링하면서 전자 전이를 통해 마그네시아이 트의 체적 (밀도) 변화율을 측정했습니다. 이 정보를 통해 우리는 지진 속도가 전이 과정에서 어떻게 변할 것인지 결정할 수있었습니다.
놀랍게도, 벌크 지진파가 철의 전자가 산화 마그네슘-철 산화물에서 스핀-페어링되면 약 15 % 더 빠르게 이동합니까? 공동 저자 인 Steven Jacobsen은 다음과 같이 말했습니다. 따라서 전이를 가로 질러 측정 된 속도 점프는 깊은 맨틀에서 지진 적으로 감지 될 수 있습니다. 실험은 시카고 인근 Argonne National Laboratory의 3 세대 싱크로트론 소스에서 강렬한 X 선 광원을 사용하여 다이아몬드 모루 압력 셀 내에서 수행되었다.
“신비한 맨틀 영역은 직접 샘플링 할 수 없습니다. 따라서 우리는 실험과 이론에 의존해야합니다. 지구 내부에서 어떤 일이 지구 전체의 역학에 영향을 미치기 때문에, 그 지역에서 지진파의 비정상적인 행동을 일으키는 원인을 찾아내는 것이 중요합니까? Lin. “지금까지 지구 과학자들은 순수한 산화물과 규산염만을 고려하여 지구 내부를 이해했습니다. 우리의 결과는 지구 전체에서 가장 풍부한 전이 금속 인 철이 그 깊은 지역에서 매우 복잡한 특성을 일으킨다는 것을 간단히 지적합니다. 다음 실험에서 기대되는 일에 대한 이해를 구체화 할 수 있을지 기대합니다. 그는 결론을 내렸다.
원본 출처 : Carnegie Institute News Release
