Concepção artística das camadas internas da Terra. Crédito da imagem: S. Jacobsen, M. Wysession e G. Caras. Clique para ampliar
Recentemente, os sismólogos observaram que a velocidade e a direção das ondas sísmicas no manto inferior da Terra, entre 400 e 1.800 milhas abaixo da superfície, variam tremendamente. "Acho que descobrimos por que as ondas sísmicas viajam tão inconsistentemente até lá" afirmou Jung-Fu Lin. * Lin estava no Laboratório Geofísico da Instituição Carnegie na época do estudo e autor principal do artigo publicado na edição de 21 de julho da revista Nature. ? Até essa pesquisa, os cientistas simplificaram os efeitos do ferro nos materiais do manto. É o metal de transição mais abundante do planeta e nossos resultados não são o que os cientistas previram? Ele continuou. ? Podemos ter que reconsiderar o que achamos que está acontecendo nessa zona oculta. É muito mais complexo do que imaginávamos.
As pressões de esmagamento no manto inferior comprimem átomos e elétrons tão próximos que eles interagem de maneira diferente das condições normais, forçando até elétrons em rotação a se juntarem em órbitas. Em teoria, o comportamento das ondas sísmicas nessas profundidades pode resultar do efeito da pressão de vice-preensão no estado de spin do elétron do ferro em materiais de manto inferior. A equipe de Lin realizou experimentos de ultra-alta pressão no material de óxido mais abundante, magnesiowestite (Mg, Fe) O, e descobriu que os estados variáveis de rotação do ferro no mineral afetam drasticamente as propriedades elásticas do magnesiow? Stite . A pesquisa pode explicar as complexas anomalias das ondas sísmicas observadas no manto mais baixo.
Como co-autor do estudo, Viktor Struzhkin elaborou: "Este é o primeiro estudo a demonstrar experimentalmente que a elasticidade do magnesiow" estimula mudanças significativas sob pressões do manto inferior, variando de mais de 500.000 a 1 milhão de vezes a pressão ao nível do mar (1 atmosfera ) Acredita-se que o magnesiowita, contendo 20% de óxido de ferro e 80% de óxido de magnésio, constitua aproximadamente 20% do manto inferior em volume. Descobrimos que, quando sujeitos a pressões entre 530.000 e 660.000 atmosferas, os spins dos elétrons do ferro passam de um estado de alta rotação (não emparelhado) para um estado de baixa rotação (emparelhado com rotação). Durante o monitoramento do estado de rotação do ferro, também medimos a taxa de variação no volume (densidade) de magnesias através da transição eletrônica. Essa informação nos permitiu determinar como as velocidades sísmicas variarão ao longo da transição.
"Surpreendentemente, as ondas sísmicas a granel viajam cerca de 15% mais rápido quando os elétrons do ferro são emparelhados com rotação no óxido de magnésio e ferro". comentou o co-autor Steven Jacobsen. "O salto de velocidade medido através da transição pode, portanto, ser detectável sismicamente no manto profundo." Os experimentos foram conduzidos dentro de uma célula de pressão de bigorna de diamante usando a intensa fonte de luz de raios-X na fonte síncrotron de terceira geração do país, o Argonne National Laboratory, perto de Chicago.
A misteriosa região do manto inferior não pode ser amostrada diretamente. Portanto, temos que confiar na experimentação e na teoria. Como o que acontece no interior da Terra afeta a dinâmica de todo o planeta, é importante descobrirmos o que está causando o comportamento incomum das ondas sísmicas nessa região. afirmou Lin. Até agora, os cientistas da Terra entenderam o interior da Terra considerando apenas óxidos e silicatos puros. Nossos resultados simplesmente apontam que o ferro, o metal de transição mais abundante em toda a Terra, gera propriedades muito complexas nessa região profunda. Esperamos ansiosamente nossos próximos experimentos para ver se conseguimos refinar nossa compreensão do que está acontecendo lá? ele concluiu.
Fonte original: Comunicado à imprensa da Instituição Carnegie
