Geofyzici detegovali „elektrónový tanec“ hlboko vo vnútri Zeme. Čo sa deje v hlbinách našej planéty?
Vedci odhaľujú dlho predpokladaný "spin-crossover", zmenu v párovaní elektrónov.
Elektróny prichádzajú v dvoch rôznych verziách. Jedna skupina má horný spin, zatiaľ čo tá druhá má dolný spin, vysvetľujú vedci z Tokijského technologického inštitútu. Vo svojej práci sa zamerali na tendenciu párovania elektrónov s opačným spinom a následný „tanec“ ktorý týmto spojením vzniká.
Toto párovanie ovplyvňuje elektrónové oblaky, ktoré zas riadia chemické zákony prírody. Pod tlakom, aký môžeme nájsť v hlbších vrstvách Zeme, sa však obežné dráhy elektrónov stláčajú, čím sa ich tanec mení. Zároveň sa mení spôsob, akým sa spolu párujú. Tento jav vedci nazývajú spin-crossover.
Dlho sa predpokladalo, že sa objavuje pri vyšších tlakoch zodpovedajúcich hĺbke približne 1,5-tisíc km. V takej hĺbke sa nachádzame približne uprostred zemského plášťa. Prebieha v mineráli s názvom ferroperiklas. Vedci už viac-menej potvrdili spin-crossover na základe laboratórnych experimentov spolu s počítačovými modelmi. V praxi sa ale predpokladané výsledky zaznamenať nepodarilo.
Výskumníci nemali tušenie, či sú modely nesprávne alebo sa v zemskom plášti deje niečo, čo zabraňuje zachyteniu tohto javu. Autori novej štúdie preto navrhli jedinečný seizmologický podpis, ktorý by mohol pomôcť k objaveniu tohto procesu. Svoju metódu založili na odlišnom správaní spárovaných elektrónov v prípade P-vĺn a S-vĺn. Ide o dva odlišné druhy seizmických vĺn, ktoré sa šíria interiérom našej planéty.
Odpoveď v hlbinách
Seizmológovia využívajú oba typy vĺn na to, aby vytvorili tomografický obraz zemského plášťa. Na ňom môžu vidieť materiál, cez ktorý sa vlny šíria pomalšie alebo rýchlejšie než je bežné. Autori nového výskumu si všimli, že P-vlny sú oproti S-vlnám tlmené pri štruktúrach, cez ktoré by sa mali šíriť rýchlejšie. Tento fenomén očakávali v prípade hornín obsahujúcich určité množstvo ferroperiklasu, ktorý sa nachádza v stredných vrstvách zemského plášťa. Tlmenie vĺn by mohlo byť zapríčinené spin-crossoverom.
Neprehliadnite
Aby však túto teóriu potvrdili, museli autori novej štúdie zájsť ešte ďalej. Ak bol pozorovaný jav naozaj výsledkom spin-crossoveru, potom by sa mal rovnaký proces odohrávať aj o niečo hlbšie, no pre pomalšie štruktúry. Opäť sa im podarilo nájsť tlmenie P-vĺn.
Ďalším krokom bolo vylúčiť chybné merania alebo nedostatočné rozlíšenie. Na to pracovali s rozličnými seizmickými obrazmi vytvorenými odlišnými výskumnými skupinami. Aj tentokrát sa im podarilo pozorovať tlmenie P-vĺn, konzistentné s teóriou spin-crossoveru.
Odhalenie tohto fenoménu vedcom prezrádza niečo o zložení hlbších vrstiev planéty. Rýchlejšie seizmické regióny pozostávajú z pôvodného oceánskeho podlažia, ktoré postupne klesá zemským plášťom až k hranici s jadrom planéty. Pomalé regióny naopak po kontakte s roztaveným jadrom Zeme stúpajú hore. Stúpanie a klesanie vrstiev materiálu sa nazýva konvekcia a vďaka tomuto procesu môže existovať napríklad aj magnetické pole okolo našej planéty.
Komentáre