Los científicos ahora tienen una imagen más clara del manto de la Tierra, gracias a la investigación de la Universidad Estatal de Michigan publicada en la edición actual de Comunicaciones de la naturaleza .
El mayor desafío de estudiar la capa media y más grande del planeta, encajonada entre su núcleo de hierro y la superficie delgada que alberga a sus criaturas vivientes, es que no se puede ver. Es comparable a un paciente que se realiza una tomografía computarizada, yel médico puede ver manchas oscuras y claras indicativas de tejido sano y tumores.
Sin embargo, en lugar de una tomografía computarizada, los geólogos usan sismógrafos. Pero como no pueden sumergirse para explorar qué significan realmente los "puntos", tienen que descifrar qué les dice la diferencia en las frecuencias de onda.
"Estamos viendo una imagen del manto, pero no sabemos qué significan los colores", dijo Susannah Dorfman, geocientífica de la MSU y coautora del estudio. "Los patrones de ondas sísmicas muestran un contraste que indica diferentes blandurasy diferentes densidades; nuestro trabajo es descubrir qué hay ahí abajo y por qué "
Los científicos piensan que el manto es como un pastel de mármol, mezclado al mezclar pedazos de suelo oceánico y roca primordial. Al igual que el pastel de chocolate y vainilla, diferentes partes del manto tienen diferentes composiciones.
Dorfman compara su laboratorio y el análisis que su equipo realiza a los chefs en una cocina de prueba. Sin embargo, el ingrediente principal en este menú es la bridgmanita, el mineral más abundante de la Tierra. Se estima que este mineral representa más del 50 por ciento dela Tierra. Aunque omnipresente en el manto, la bridgmanita es bastante rara en la superficie.
¿Qué tan raro? Su existencia ha sido teorizada y fabricada en laboratorios desde los años 70. Pero no fue sino hasta 2014 que se encontró una mota de bridgmanita natural en un meteorito, su estructura cristalina mapeada y bautizada oficialmente.
En el laboratorio de la cocina, el equipo preparó una muestra del mineral raro. Utilizando una celda de presión de yunque de diamante y calentamiento por láser, para duplicar la presión y el calor inimaginables del manto, probaron su receta de bridgmanita con una pizca de férricohierro. Esta combinación es bastante densa y oxidada el hierro férrico se puede encontrar en el óxido.
"La presión mínima que necesitas para hacer bridgmanita en el manto, un cuarto de millón de atmósferas, es como todo el peso de un elefante equilibrado sobre una semilla de amapola", dijo Dorfman.
El equipo, codirigido por Jiachao Liu, anteriormente con MSU y ahora con la Universidad de Texas en Austin, también cambió la composición de la bridgmanita, cambiando los átomos de magnesio y silicio por átomos de hierro 3+.
"Cambió la estructura y la forma en que actúa", dijo Dorfman. "Hay un cambio en el átomo de hierro llamado transición de rotación, donde el átomo se encoge y se vuelve más denso debido a la presión intensa. Esto potencialmente duplica lo que está ocurriendo en lo profundoel manto."
Estas recetas cocinadas en laboratorio proporcionan un modelo y algunas ideas sobre los minerales que potencialmente comprenden el manto. Lo que el equipo de Dorfman cocinó no es una copia exacta de los minerales del manto, pero el resultado final produjo las medidas más claras de la densidad, la compresibilidady conductividad electrónica de bridgmanita oxidada en el manto inferior.
Si bien Dorfman y otros científicos nunca verán muestras de núcleo del manto de primera mano, las observaciones y mediciones del laboratorio ayudarán a los científicos a interpretar lo que las ondas sísmicas pueden estar diciéndoles.
Este estudio ayudará a los científicos a utilizar mediciones geofísicas para mapear con precisión la cantidad de hierro en el manto, pero el equipo también determinó que será difícil ver qué tan oxidado está. Dorfman sigue siendo optimista de que esta línea de investigación revelará algunasde los misterios del manto.
"El manto profundo es un lugar extraño con características misteriosas que pueden ser residuos de la formación de la Tierra, cementerios para pilas de placas tectónicas hundidas, fuentes de volcanes de puntos calientes como Hawai o los procesos que dieron forma a la atmósfera", dijo Dorfman.puede detectar acerca de la composición de características en la base del manto puede ayudarnos a resolver estos misterios "
Los científicos de la Universidad de Michigan, el Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología de Alta Presión China, la Universidad de Hawai, el Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Illinois también formaron parte de esta investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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