La delgada corteza terrestre se ablanda considerablemente cuando se sumerge en la Tierra adherida a una placa tectónica. Eso se demuestra mediante estudios de rayos X realizados con la fuente de rayos X PETRA III de DESY en un mineral que se encuentra en grandes cantidades en la corteza basáltica.Este ablandamiento puede incluso hacer que la corteza se desprenda de la placa subyacente, como informa un equipo internacional dirigido por Hauke Marquardt de la Universidad de Oxford en la revista científicaNaturaleza. La corteza delaminada tiene propiedades físicas diferentes del resto del manto, lo que puede explicar las anomalías en la velocidad con la que las ondas sísmicas se propagan a través del manto.
Por primera vez, los científicos han logrado medir la deformación del mineral davemaoita en las condiciones que prevalecen dentro del manto terrestre. "La davemaoita pertenece al amplio grupo de materiales conocidos como perovskitas, pero solo se forma a partir de otros mineralesa profundidades de unos 550 kilómetros y más, debido al aumento de la presión y la temperatura", explica la autora principal Julia Immoor del Instituto de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimental de Baviera en la Universidad de Bayreuth. La existencia del mineral se había predicho durante décadas,pero no fue hasta 2021 que se encontró una muestra natural. La damaoita difiere de otras perovskitas en su estructura cristalina cúbica, entre otras cosas. A profundidades suficientemente grandes, puede representar aproximadamente una cuarta parte de la corteza oceánica basáltica descendente.
Usando un aparato especial en la línea de luz de condiciones extremas de DESY P02.2 en PETRA III, el equipo logró producir artificialmente davemaoita y examinarla con rayos X. Para hacer esto, los científicos calentaron wollastonita finamente molida CaSiO3a alrededor de 900 grados centígrados a alta presión, hasta que se formó davemaoita. Luego, el mineral se deformó aplicando una presión creciente de hasta 57 gigapascales alrededor de 570.000 veces la presión atmosférica al nivel del mar y se examinó con rayos X. Estos parámetroscorresponden a las condiciones encontradas a profundidades de hasta 1300 kilómetros.
"Nuestras mediciones muestran que la davemaoita es sorprendentemente suave dentro del manto inferior de la Tierra", informa Hauke Marquardt, quien dirigió la investigación. "Esta observación cambia por completo nuestras ideas sobre el comportamiento dinámico de las losas en subducción en el manto inferior". La dinámica en estosLas llamadas zonas de subducción, donde una placa tectónica se sumerge debajo de otra, dependen en gran medida de la dureza de los minerales presentes. Siendo sorprendentemente suave, la davemaoita puede hacer que la corteza descendente se desprenda de la placa subyacente, por lo que el proceso de subducción procede por separado parala corteza y el plato restante.
Los científicos han especulado durante mucho tiempo sobre tal desprendimiento porque la corteza separada podría causar los cambios característicos en las velocidades de las ondas sísmicas que se observan a diferentes profundidades. Hasta ahora, sin embargo, no estaba claro qué causas podrían conducir a tal delaminación."Estoy contento de que la configuración experimental que hemos ideado aquí pueda ayudar a resolver preguntas importantes relacionadas con los procesos que ocurren en las profundidades de nuestro planeta", dice Hanns-Peter Liermann de DESY, quien está a cargo de la línea de luz de condiciones extremas en PETRA III.y coautor del estudio.
Investigadores de las Universidades de Bayreuth, Oxford y Utah, así como del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ en Potsdam, el Instituto de Tecnología de California y DESY participaron en el estudio. El proyecto fue financiado en parte por Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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