Gyles Lewis
0 
1710
197
Mystiske klatter dypt i jordens mantel kan være mineraler som falt ut av et gammelt magmahav som dannet seg i kollisjonen som også skapte månen.
Disse klemmene, kalt ultralow-hastighetssoner, finnes veldig dypt i mantelen, nær jordens kjerne. De er bare kjent fordi bølger fra seismiske bølger fra jordskjelv går langsomme. Dette indikerer at klemmene på en eller annen måte er forskjellige fra andre deler av mantelen, men ingen vet hvordan.
Nå antyder ny forskning at klattene kan være et mineral av jernoksyd som kalles magnesiowüstite. I så fall ville deres eksistens antydet et tidligere magmahav som kan ha eksistert for 4,5 milliarder år siden, da en enorm del av rombergartet rammet ned på jorden, snurret av materialet som ville bli månen og muligens smeltet store deler av planeten . [I bilder: Watery Ocean Hidden Beneath Earth's Surface]
"Hvis man kan identifisere at disse lappene inneholder en mengde magnesiowüstitt som ville være en indikasjon på at det var et magmahav, og det krystalliserte på denne måten der det jernrike oksidet falt ut og sank ned til basen av mantelen," sa studieleder Jennifer Jackson, professor i mineralfysikk ved California Institute of Technology.
Odd klatter
Mantelen er rundt 2800 kilometer tykk, og ultralowhastighetssonene er mindre enn en mil til 100 km tykk og bred, fortalte Jackson. De bremser seismiske bølger som reiser gjennom dem fra 30 til 50 prosent.
Å studere disse rare klemmene direkte er ikke mulig, så Jackson og hennes kolleger måtte etterligne presset fra den dype mantelen rett på jordens overflate. For å finne ut om mineralet magnesiowüstite har den type egenskaper som sees i ultralow hastighetssoner, tok forskerne en liten prøve av mineralet, satte det i et trykkammer og klemte det hardt med et par diamant ambolter. Hele apparatet under trykk er lite nok til å passe i håndflaten.
"Noen ganger vil jeg si at jeg bærer rundt kjerne-mantel-grensetrykket i lommen," sa Jackson.
Forskerne bombarderte prøven med røntgenstråler fra forskjellige vinkler og målte deretter energien fra røntgenstrålene mens de kom ut av prøven, på jakt etter hvordan interaksjoner med den krystallinske strukturen til mineralet forandret dem.
Under press
De fant ut at høyt trykk forandrer alt. Ved atmosfæretrykk, sa Jackson, er bølger som går ut av en magnesiowüstite-prøve alltid de samme, uansett hvilken retning de kjører gjennom krystallen. [Bilder: Verdens merkeligste geologiske formasjoner]
Ved kjernemantelt grensetrykk er riktignok retningen bølgene ferdes mye. Det kan være opptil 60 prosent forskjell i hastigheten til en bølge som går gjennom krystallen, avhengig av hvordan den passerer. En tverrgående bølge som kjører gjennom mineralet beveger seg med litt under 1,8 miles per sekund (3 km / s) i en retning og litt mer enn 3,1 miles per sekund (5 km / s) i en annen, sa Jackson.
Den raskeste kjøreretningen for bølgene ved atmosfæretrykk - langs kanten av krystallstrukturen - er den tregeste kjøreretningen for bølger ved kjernemanteltrykk, sa hun. Den raskeste kjøreretningen ved kjernemanteltrykk er over krystallets overflate i laboratoriet. Disse forskjellene i hvordan bølger beveger seg avhengig av retning og den krystallinske struktur kalles anisotropier.
Hva betyr dette for den virkelige mantelen? Vel, sa Jackson, det er også observert anisotropier der nede. Ingen har virkelig sett for å se om ultralow hastighetssoner har dem, men det er grunn til å tro at de kan. Hvis den avkjølende magma-hav-teorien er sann, og det er magnesiowüstite dypt i mantelen, kan den skyves, klemmes og puttes inn i en anisotropisk konfigurasjon av biter av oseanisk skorpe som har blitt dyttet dypt inn i mantelen i prosessen med subduksjon. (Subduksjon er når ett stykke skorpe skyver under et annet og dykker ned i mantelen, som det skjer langs kysten av Nord-Nord-Amerika i dag.)
"Hvis vi kan se etter det, ville det være veldig godt bevis for å antyde dette samspillet mellom eldgamle subduksjon og ultralow hastighetssoner som inneholder dette jernrike oksidet," sa Jackson.
Nå håper Jackson å samarbeide med seismologer for å se om seismiske bølger som kommer inn i ultralowhastighetssoner kommer annerledes ut avhengig av kjøreretning. Hvis de gjør det, vil det styrke magnesiowüstite-hypotesen ytterligere.
"Tilstedeværelsen av dette mineralet, som er formet av platen, kan gi oss innsikt i jordas magmahav og dets krystallisering," sa Jackson.
Forskerne publiserte funnene sine i mai i Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Redaktørens merknad: Denne artikkelen er oppdatert for å korrigere en uttalelse om subduksjon.
Original artikkel på .