El profesor Tetsuo Irifune del Centro de Investigación de Geodinámica GRC de la Universidad Ehime dirige un grupo de investigación que investiga el interior de la Tierra mediante experimentos a presiones y temperaturas extremas, simulando los esperados en las regiones más profundas de nuestro planeta.
Utilizando una combinación de técnicas ultrasónicas y un aparato de prensa de gran volumen, los investigadores de GRC lograron medir las velocidades de sonido de la perovskita CaSiO3 CaPv, un mineral importante del manto a profundidades inferiores a 560 km. Este resultado les permitió interpretar directamenteobservaciones sísmicas mediante una comparación con sus perfiles de velocidad obtenidos en el laboratorio, y derivaron algunos modelos de composición para las regiones a través de la discontinuidad de profundidad de 660 km que marca el límite entre el manto superior e inferior.
El artículo científico que presenta sus resultados fue publicado el 10 de enero en la revista Naturaleza .
CaPv constituye 7-10% en volumen del manto pirolítico y hasta 30% en volumen de rocas basálticas subducidas por debajo de ~ 560 km de profundidad y, por lo tanto, es un mineral constituyente importante tanto en la región de transición del manto MTR; 410-660 km de profundidad y el manto inferior 660-2900 km de profundidad. CaPv también juega un papel importante en la inmovilización de elementos pesados como elementos de tierras raras o actínidos en el manto debido a su gran sitio de calcio, que puede acomodar fácilmente elementos tan grandes.tanta importancia, que no se han realizado mediciones de las velocidades del sonido CaPv a altas temperaturas, porque esta fase es inestable en condiciones ambientales y, por lo tanto, no hubo una muestra adecuada para tales mediciones.
"Debido a que CaPv solo es estable en condiciones de presión y temperatura del manto, diseñamos un experimento que nos permite sintetizar esta fase con la forma y dimensión adecuadas a alta presión, y luego enviar una onda acústica directamente a la muestra presurizada.Con este nuevo enfoque, podemos estudiar minerales a alta presión, que no son estables en condiciones atmosféricas, como CaPv ", dice Steeve Gréaux, el investigador que lidera este proyecto.
El profesor Irifune y su equipo ya demostraron en 2008 que la pirolita, una composición hipotética de roca derivada como una mezcla de basalto y peridotita, concuerda bien con las observaciones geofísicas a profundidades de hasta 560 km, que también se informó en Naturaleza . Sin embargo, en ese momento, no podían sacar más conclusiones a profundidades inferiores a 560 km porque no había datos disponibles sobre CaPv. Sus resultados de 2019 se convirtieron en la última pieza de un rompecabezas y les permitieron completar sus hipótesis para la sísmicaestructura del manto entre las profundidades de 560 km y 800 km.
"Descubrimos que la forma cúbica de CaPv, que es más probable que esté presente en el manto, tiene velocidades más bajas de lo que se predijo anteriormente por estudios teóricos. Este resultado refuta los modelos anteriores que la formación propuesta de CaPv en pirolita podría explicarel pronunciado gradiente de velocidad por encima de una profundidad de 660 km. Por otro lado, está en buen acuerdo con un estudio anterior que propone la presencia de basaltos por debajo de una profundidad de 660 km sobre la base de mediciones de densidad ", dice Tetsuo Irifune.
Estos nuevos resultados muestran que la presencia de corteza oceánica subducida puede explicar la magnitud de la reducción de la velocidad de corte por debajo de una profundidad de 660 km, como se observa debajo de América del Norte. Por cierto, el modelo que propusieron es muy consistente con el reciente descubrimiento, en 2018, de CaPv en un diamante natural, que proporciona evidencia de la presencia de material de corteza oceánica en el manto inferior superior.También es compatible con cálculos de geodinámica a escala global que predijeron el enriquecimiento de basalto por debajo de 660 km estabilizaría la losa subducida enesta región.
Los autores concluyen que "CaPv, que una vez se llamó" invisible "en el manto inferior, ya que esta fase tenía velocidades similares a las del mineral más abundante MgSiO3 perovskita o bridgmanita, de hecho, tiene velocidades sustancialmente más bajas que las debridgmanita a profundidades de 660-800 km, lo que debería contribuir en gran medida a rastrear la existencia y el reciclaje de la antigua corteza oceánica en el manto inferior de la Tierra ... "
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Materiales proporcionado por Universidad de Ehime . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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