Yurii Mongol
0 
3175
516
Mysterieuze klodders diep in de aardmantel kunnen mineralen zijn die zijn neergeslagen uit een oeroude magma-oceaan die gevormd is bij de botsing die ook de maan creëerde.
Deze klodders, ultralage snelheidszones genoemd, worden zeer diep in de mantel aangetroffen, dicht bij de kern van de aarde. Ze zijn alleen bekend omdat wanneer seismische golven van aardbevingen er doorheen reizen, de golven dramatisch vertragen. Dit geeft aan dat de klodders op de een of andere manier verschillen van andere delen van de mantel, maar niemand weet hoe.
Nu suggereert nieuw onderzoek dat de blobs een ijzeroxide-rijk mineraal kunnen zijn dat magnesiowüstite wordt genoemd. Als dat zo is, zou hun bestaan duiden op een voormalige magma-oceaan die misschien 4,5 miljard jaar geleden bestond, toen een enorm stuk ruimterots de aarde ramde, het materiaal dat de maan zou worden, afsplitste en mogelijk grote delen van de planeet smolt . [In foto's: waterige oceaan verborgen onder het aardoppervlak]
"Als men kan vaststellen dat deze pleisters een hoeveelheid magnesiowüstiet bevatten, zou dat een aanwijzing zijn dat er een magma-oceaan was en deze kristalliseerde op deze manier waar het ijzerrijke oxide neersloeg en naar de basis van de mantel zakte," zei studieleider Jennifer Jackson, een professor in minerale fysica aan het California Institute of Technology.
Vreemde blobs
De mantel is ongeveer 2.900 kilometer dik en de ultralage snelheidszones zijn minder dan een mijl tot wel 100 kilometer dik en breed, vertelde Jackson. Ze vertragen seismische golven die erdoorheen gaan van 30 tot 50 procent.
Het is niet mogelijk om deze rare klodders rechtstreeks te bestuderen, dus Jackson en haar collega's moesten de druk van de diepe mantel op het aardoppervlak nabootsen. Om erachter te komen of het mineraal magnesiowüstiet dezelfde eigenschappen heeft als in ultralage snelheidszones, namen de onderzoekers een klein monster van het mineraal, stopten het in een drukkamer en drukten het hard uit met een paar diamanten aambeelden. Het hele apparaat onder druk is klein genoeg om in de palm van een hand te passen.
'Soms zeg ik dat ik de grensdruk tussen kern en mantel in mijn zak draag,' zei Jackson.
De onderzoekers bombardeerden het monster met röntgenstralen vanuit verschillende hoeken en maten vervolgens de energie van de röntgenstralen toen ze het monster verlieten, op zoek naar hoe interacties met de kristallijne structuur van het mineraal deze veranderden..
Onder druk
Ze ontdekten dat hoge druk alles verandert. Bij atmosferische druk, zei Jackson, zijn golven die een magnesiowüstietmonster verlaten altijd hetzelfde, ongeacht in welke richting ze door het kristal gaan. [Foto's: 's werelds vreemdste geologische formaties]
Bij grensdruk tussen kern en mantel is de richting waarin de golven reizen echter erg belangrijk. Er kan tot wel 60 procent verschil zijn in de snelheid van een golf die door het kristal gaat, afhankelijk van hoe deze er doorheen gaat. Een transversale golf die door het mineraal reist, beweegt met iets minder dan 1,8 mijl per seconde (3 km / s) in de ene richting en iets meer dan 3,1 mijl per seconde (5 km / s) in een andere, zei Jackson..
De snelste reisrichting voor de golven bij atmosferische druk - langs de rand van de kristalstructuur - is de langzaamste reisrichting voor golven met kern-manteldruk, zei ze. De snelste reisrichting bij kernmanteldruk is over het oppervlak van het kristal in het laboratorium. Deze verschillen in hoe golven reizen, afhankelijk van de richting en de kristallijne structuur, worden anisotropieën genoemd.
Wat betekent dit voor de echte mantel? Nou, zei Jackson, er zijn daar ook anisotropieën waargenomen. Niemand heeft echt gekeken of ultralage snelheidszones ze hebben, maar er is reden om te denken dat ze dat zouden kunnen. Als de koel-magma-oceaantheorie waar is en er magnesiowüstiet diep in de mantel zit, zou het in een anisotrope configuratie kunnen worden gedrukt, geplet en geduwd door stukjes oceanische korst die tijdens het subductieproces diep in de mantel zijn geduwd. (Subductie is wanneer een stuk korst onder een ander stuk duwt en in de mantel duikt, zoals tegenwoordig gebeurt langs de kust van noordwestelijk Noord-Amerika.)
"Als we ernaar kunnen zoeken, zou het echt goed bewijs zijn om deze interactie te suggereren van oude plaksubductie en ultralage snelheidszones die dit ijzerrijke oxide bevatten," zei Jackson..
Nu hoopt Jackson met seismologen samen te werken om te zien of seismische golven die ultralage snelheidszones binnengaan, er anders uitkomen, afhankelijk van de reisrichting. Als ze dat doen, zal het de magnesiowüstiet-hypothese verder versterken.
"De aanwezigheid van dit mineraal, gevormd door de plaat, zou ons inzicht kunnen geven in de magma-oceaan van de aarde en zijn kristallisatie," zei Jackson.
De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in mei in de Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Noot van de redacteur: dit artikel is bijgewerkt om een verklaring over subductie te corrigeren.
Origineel artikel over .