Se ha descubierto una transición de fase cuántica a nivel mundial en las profundidades de la tierra.

Ilustraciones que acompañan a la revista Nature Communications: «Expresión sismológica de una intersección giratoria de hierro del manto inferior de la tierra en ferropericlasa». Crédito: Nicoletta Barolini / Columbia Engineering

El grupo multidisciplinario de materiales de físicos և geofísicos combina predicciones teóricas, modelización և tomografía sísmica para encontrar la rotación en el manto terrestre.

El interior de la tierra es misterioso, especialmente a mayores profundidades (> 660 km). Los investigadores solo cuentan con imágenes tomográficas sísmicas de esta región, para interpretarlas deben calcular las velocidades sísmicas (acústicas) de los minerales a altas presiones y temperaturas. Con estos cálculos, pueden crear mapas de velocidad tridimensionales, averiguar la mineralogía y la temperatura de las regiones observadas. Cuando ocurre una transición de fase en un mineral, por ejemplo, la estructura del cristal cambia bajo presión, los científicos notan un cambio en la velocidad, generalmente un continuo agudo de velocidad sísmica.

2003 Los científicos han descubierto en el laboratorio un nuevo tipo de cambio de fase de los minerales: la rotación del hierro en la ferropericlasa, el segundo componente más abundante del manto inferior de la Tierra. El cambio rotacional o la unión rotacional pueden ocurrir en minerales como la ferropericlasa bajo la influencia de estímulos externos, como la presión o la temperatura. Durante los siguientes años, grupos teóricos experimentales confirmaron este cambio tanto en la ferropericlasa como en la bridgmanita, la fase más abundante del manto inferior. Pero nadie estaba tan seguro de por qué o dónde estaba sucediendo.

Las capas oceánicas frías y sumisas se consideran velocidades de movimiento rápido (a) և (b), mientras que los mantos de crecimiento cálido se consideran de movimiento lento (c). Las placas y las placas en los modelos de ondas S producen una señal de sonido tomográfica, pero en los modelos de ondas P la señal desaparece parcialmente. Préstamo: Ingeniería de Columbia:

2006 Renata Wentzkowicz, profesora de ingeniería de Columbia, publicó su primer artículo sobre ferropericlasa en 1967, presentando una teoría cruzada de rotación en este mineral. Su teoría era que sucedió a mil kilómetros del manto inferior. Desde entonces, Wenzkovich, quien es profesor de Física Aplicada, Cátedra de Matemáticas Aplicadas, Tierra, ամ Observatorio de la Tierra Lamont-Dohert Universidad de Colombia, fue coautor de 13 artículos con su equipo sobre este tema, estudiando las velocidades en ferropericlasa en cada posible intersección de rotgmannita, prediciendo las propiedades de estos minerales durante esta intersección. En 2014, Wenzkovich, cuya investigación se centra en estudios de mecánica cuántica de la materia en condiciones extremas, en particular, material planetario predijo cómo se podría detectar el cambio de rotación en imágenes tomográficas sísmicas, pero los sismólogos aún no han podido ver esto.

Trabajando con el equipo multidisciplinario de Columbia Engineering, Universidad de osloEl Instituto de Tecnología de Tokio և Intel Co. Վ Wenckovich վերջին վերջին վերջին վերջին վերջին վերջին :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: Esto se logró al observar ciertas áreas del manto de la Tierra donde se cree que la ferropericlasa es abundante. El estudio fue publicado el 8 de octubre de 2021. Comunicaciones de la naturaleza.

«Este hallazgo emocionante, que confirma mis predicciones anteriores, demuestra la capacidad de los físicos de materiales y geofísicos para trabajar juntos para aprender más sobre lo que está sucediendo en las profundidades de la Tierra», dijo Wenzkovic.

La rotación se usa comúnmente en materiales como los que se usan para la grabación magnética. Si estira o comprime capas de material magnético de solo unos pocos nanómetros de espesor, puede cambiar las propiedades magnéticas de la capa և mejorar las propiedades de grabación promedio. El nuevo estudio de Wenzkovich muestra que el mismo fenómeno ocurre a miles de kilómetros dentro de la Tierra, llevándola a la escala nano-macro.

Además, el modelado geodinámico ha demostrado que la intersección giratoria activa la convección en el movimiento de la placa tectónica del manto de la Tierra. «Por lo tanto, creemos que este fenómeno cuántico aumenta la frecuencia de eventos tectónicos, como terremotos y erupciones volcánicas».

Todavía hay muchas áreas de la capa que los investigadores no se dan cuenta փոփոխ cambio en el estado de rotación es posible percibir velocidades, estabilidad de fase. Etc: desde el principio Cálculos basados ​​en la teoría de la densidad funcional. Եւ Desarrolla: utiliza técnicas de modelado de materiales más precisas para predecir las velocidades sísmicas րանսպորտ las propiedades de transporte, particularmente a temperaturas ricas en hierro, fundidas o cercanas a la fusión.

«Especialmente emocionante es el hecho de que nuestros métodos de modelado de materiales son aplicables a materiales altamente interconectados (multifuncionales, ferroeléctricos), generalmente materiales de alta temperatura», dice Wenczowicz. «Podremos mejorar nuestro análisis de imágenes tomográficas tridimensionales de la Tierra para aprender más sobre cómo las presiones internas de la Tierra afectan indirectamente la superficie de nuestras vidas, la Tierra».

Referencia. «Expresión sismológica de la intersección de rotaciones de hierro en la ferropericlasa del manto inferior» Grace E. Octubre de 2021 Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26115-z: