Получены новые экспериментальные данные о составе мантии Земли

<< К списку новостей  |  Показать новости:   2011, Январь 2011, Февраль 2011, Март 2011, Апрель 2011, Май 2011, Июнь 2011, Июль 2011, Август 2011, Сентябрь 2011, Октябрь 2011, Ноябрь 2011, Декабрь 2012, Январь 2012, Февраль 2012, Март 2012, Апрель 2012, Май 2012, Июнь 2012, Июль 2012, Август 2012, Сентябрь 2012, Октябрь 2012, Ноябрь 2012, Декабрь 2013, Январь 2013, Февраль 2013, Март 2013, Апрель 2013, Май 2013, Июнь 2013, Июль 2013, Август 2013, Сентябрь 2013, Октябрь 2013, Ноябрь 2013, Декабрь 2017, Ноябрь 2018, Май 2018, Июнь 2019, Апрель 2019, Май 2020, Апрель 2020, Август 2021, Март 2021, Май

Опубликовано: 20 Мая 2012

Серия высокотемпературных экспериментов, выполненных геофизиками из Японии, показала, что нижняя мантия Земли обогащена кремнием.

Согласно традиционной модели внутреннего строения Земли, приведённой на рисунке ниже, в объёме мантии нашей планеты выделяются верхняя и нижняя области, а также переходная зона. Границы этих слоёв определены довольно чётко и соответствуют участкам резкого изменения скорости распространения сейсмических волн, которая зависит от упругости и плотности среды. Напомним, что верхний край мантии проходит по разделу Мохоровичича, где скорости продольных волн, преодолевших земную кору, скачкообразно увеличиваются. На глубине в ~2 900 км скорости прохождения продольных волн, напротив, снижаются, что свидетельствует о пересечении раздела мантии и ядра.

Аналогичные скачки скорости наблюдаются и на глубинах в ~400 и ~650 км, в интервале между которыми располагается переходная зона. Поскольку никаких оснований не доверять сейсмологическим исследованиям нет, вопросов эта модель не вызывает, и специалисты лишь уточняют её, обозначая новые промежуточные сейсмические границы.

Настоящие проблемы возникают, когда строение Земли пытаются соотнести с теорией её происхождения и данными о минералогическом и химическом составе её вещества. Большинство учёных, к примеру, уверено в том, что в верхней мантии преобладает перидотит — порода, слагаемая преимущественно оливином и пироксеном. Сдвиги скоростей распространения волн в переходной зоне многие при этом связывают со структурной перестройкой оливина, а конкретнее — с превращением оливина α-(Mg, Fe)2SiO4 в вадслеит β-(Mg, Fe)2SiO4. Такой полиморфный переход свидетельствует о том, что содержание кремния в верхней и нижней мантии должно быть примерно одинаковым.

Это заключение противоречит результатам исследования хондритов (метеоритов, предположительно близких по составу к материалу, из которого была «построена» Земля). Геофизики уже давно установили, что кремния в хондритах заметно больше, чем в верхней мантии, и теперь пытаются отыскать скрытые запасы этого элемента в недрах Земли. Гипотез здесь всего две: сторонники первой считают, что кремний скрывается в ядре, а их противники утверждают, что его концентрация возрастает в нижней части мантии.

Пытаясь разобраться в этом вопросе, японцы взяли образцы двух минералов (силикат-перовскита (Mg, Fe)SiO3 и магнезиовюстита (Mg,Fe)O), которые присутствуют в нижней мантии, и оценили соответствующие им скорости распространения поперечных волн. При измерениях экспериментаторы создавали температуру и давление, характерные для глубоких слоёв нижней мантии, а собранную информацию затем сопоставляли с модельными расчётами и сейсмологическими данными.

В итоге выяснилось, что объёмная доля перовскита в нижней мантии чрезвычайно велика — превышает 93%. Если это действительно так, недостающий кремний можно считать найденным.

Комментируя неожиданные результаты исследования, коллеги авторов высказываются очень осторожно и указывают на погрешности в измерении температуры, которые могли привести к ошибкам. «Работа, безусловно, интересная, но я всё же предлагаю не спешить с выводами и подождать новых опытных данных», — говорит сотрудник Университета Стони-Брук Баошэн Ли (Baosheng Li).

Отчёт о новых экспериментах опубликован в журнале Nature.

Источник:"Компьютерра–Онлайн"