Vivemos no topo da camada mais fina da Terra: a crosta. Abaixo está o manto (vermelho), núcleo externo (laranja), e finalmente núcleo interior (amarelo-branco). A porção inferior do manto é a maior camada - alongamento de 400 a 1.800 milhas abaixo da superfície. Pesquisa da Argonne Advanced Photon Sourcesugeriu recentemente a composição do manto inferior é significativamente diferente do que se pensava anteriormente.
Imagem por Johan Swanepoel / Shutterstock.
O trabalho, realizado no Advanced Photon Source no Departamento de Argonne National Laboratory da Energia dos Estados Unidos, terá um impacto significativo na nossa compreensão do manto inferior, disseram os cientistas. Entender a composição do manto é essencial para a sismologia, o estudo de terremotos e movimentos abaixo da superfície da Terra, e deve lançar luz sobre fenómenos sísmicos inexplicáveis observados lá.
Embora os seres humanos ainda não conseguiu perfurar além de quilômetros sete e meia na Terra , nós construímos um quadro abrangente do que está debaixo dos nossos pés por meio de cálculos e observação limitada. Nós todos vivemos no topo da crosta, a camada externa fina; logo abaixo é o manto, núcleo externo e núcleo finalmente interior. A parte inferior do manto é a maior camada - que se estende de 400 a 1800 milhas abaixo da superfície - e dá mais calor. Até agora, todo o manto inferior foi pensado para ser composta pelo mesmo mineral em todo: silicato ferromagnesian, dispostos em um tipo de estrutura chamada perovskita.
A pressão eo calor do manto inferior é intenso - mais de 3500 ° Fahrenheit. Materiais podem ter propriedades muito diferentes nestas condições; estruturas podem existir ali que entraria em colapso na superfície.
Para simular essas condições, os pesquisadores usam instalações especiais no Advanced Photon Source, onde brilham lasers de alta potência para aquecer a amostra dentro de uma célula de pressão feita de um par de diamantes. Em seguida, eles visam poderosos feixes de raios-X, com a amostra, que atingiu e dispersão em todas as direções. Ao reunir os dados de dispersão, os cientistas podem reconstruir como foram organizados os átomos da amostra.
A equipe descobriu que, em condições que existem abaixo de cerca de 1.200 milhas subterrâneo, os perovskita silicatos ferromagnesianos realmente divide-se em duas fases distintas. Um contém quase nenhum ferro, enquanto que o outro está cheio de ferro. A fase rica em ferro, chamada a fase de H, é muito mais estável sob estas condições.
"Nós ainda não entendemos completamente a química da fase H", disse o principal autor e Carnegie Institution of Washington cientista Li Zhang. "Mas essa descoberta indica que todos os modelos geodinâmicos precisam ser reconsiderados para tomar a fase H em conta. E não poderia ser ainda mais fases não identificados lá no manto inferior, bem como, à espera de ser identificado."
As instalações do Argonne Advanced Photon Source foram fundamentais para os resultados, disse Carnegie cientista Yue Meng, também um dos autores do artigo. "Os recentes avanços tecnológicos na nossa linha de luz nos permitiu criar as condições para simular estas temperaturas e pressões intensas e sondar as mudanças na química e na estrutura da amostra in situ", disse ela.
"O que distingue este trabalho foi a excepcional atenção aos detalhes em todos os aspectos da pesquisa - que demonstra um novo nível para a investigação de alta pressão", acrescentou Meng.
O papel, " desproporcionamento de (Mg, Fe) perovskita SiO3 em profunda manto inferior da Terra ", foi publicado em co-autores Science.Other Argonne foram Wenjun Liu e Ruqing Xu.
O trabalho foi realizado no High Pressure Collaborative acesso da equipe beamline (HPCAT), que é executado pelo Laboratório de Geofísica da Instituição Carnegie de Washington . Wenge Yang e Lin Wang partir do APS-Carnegie Institution de Alta Pressão Synergetic Consortium (HPSynC) também contribuiu para o papel.
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e realizada no beamline HPCAT da Advanced Photon Source, que é apoiado pelo Departamento de Energia do Instituto de ciências básicas da energia, a Administração Nacional de Segurança Nuclear e da National Science Foundation. Partes deste trabalho foram realizadas no GeoSoilEnviroCARS nas APS, gerido pela Universidade de Chicago e apoiada pela National Science Foundation e do DOE; em 34ID-E beamline; e em Shanghai Synchrotron Radiation Facility . A Advanced Photon Source é apoiado pelo Escritório de ciências básicas da energia do DOE.
A pressão eo calor do manto inferior é intenso - mais de 3500 ° Fahrenheit. Materiais podem ter propriedades muito diferentes nestas condições; estruturas podem existir ali que entraria em colapso na superfície.
Para simular essas condições, os pesquisadores usam instalações especiais no Advanced Photon Source, onde brilham lasers de alta potência para aquecer a amostra dentro de uma célula de pressão feita de um par de diamantes. Em seguida, eles visam poderosos feixes de raios-X, com a amostra, que atingiu e dispersão em todas as direções. Ao reunir os dados de dispersão, os cientistas podem reconstruir como foram organizados os átomos da amostra.
A equipe descobriu que, em condições que existem abaixo de cerca de 1.200 milhas subterrâneo, os perovskita silicatos ferromagnesianos realmente divide-se em duas fases distintas. Um contém quase nenhum ferro, enquanto que o outro está cheio de ferro. A fase rica em ferro, chamada a fase de H, é muito mais estável sob estas condições.
"Nós ainda não entendemos completamente a química da fase H", disse o principal autor e Carnegie Institution of Washington cientista Li Zhang. "Mas essa descoberta indica que todos os modelos geodinâmicos precisam ser reconsiderados para tomar a fase H em conta. E não poderia ser ainda mais fases não identificados lá no manto inferior, bem como, à espera de ser identificado."
As instalações do Argonne Advanced Photon Source foram fundamentais para os resultados, disse Carnegie cientista Yue Meng, também um dos autores do artigo. "Os recentes avanços tecnológicos na nossa linha de luz nos permitiu criar as condições para simular estas temperaturas e pressões intensas e sondar as mudanças na química e na estrutura da amostra in situ", disse ela.
"O que distingue este trabalho foi a excepcional atenção aos detalhes em todos os aspectos da pesquisa - que demonstra um novo nível para a investigação de alta pressão", acrescentou Meng.
O papel, " desproporcionamento de (Mg, Fe) perovskita SiO3 em profunda manto inferior da Terra ", foi publicado em co-autores Science.Other Argonne foram Wenjun Liu e Ruqing Xu.
O trabalho foi realizado no High Pressure Collaborative acesso da equipe beamline (HPCAT), que é executado pelo Laboratório de Geofísica da Instituição Carnegie de Washington . Wenge Yang e Lin Wang partir do APS-Carnegie Institution de Alta Pressão Synergetic Consortium (HPSynC) também contribuiu para o papel.
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e realizada no beamline HPCAT da Advanced Photon Source, que é apoiado pelo Departamento de Energia do Instituto de ciências básicas da energia, a Administração Nacional de Segurança Nuclear e da National Science Foundation. Partes deste trabalho foram realizadas no GeoSoilEnviroCARS nas APS, gerido pela Universidade de Chicago e apoiada pela National Science Foundation e do DOE; em 34ID-E beamline; e em Shanghai Synchrotron Radiation Facility . A Advanced Photon Source é apoiado pelo Escritório de ciências básicas da energia do DOE.
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