Рентгеновите лъчи осветяват източника на вулканични горещи точки

 

 Учените пресъздадоха екстремните условия на границата между земното ядро и мантията, 2 900 км под повърхността. Използавйки най-брилянтния сноп рентгенови лъчи, те сондираха проби от скала с размер на малко петънце при много висока температура и налягане, за да покажат за първи път, че частично разтопена скала при тези условия е плаваща и би трябвало да се отдели в посока земната повърхност. Това наблюдение е силно доказателство на теорията, че вулканичните горещи точки като Хавайските острови произлизат от мантийни струйки генерирани от границата между ядрото и мантията.
Резултатите са публикувани в Nature (Юли, 19, 2012)
Групата учени беше водена от Денис Андролт от Лабораториите за магма и вулкани от Университета Блез Паскал в Клермон и включваше учени от CNRS и Европейския фонд за синхротонна радиация (хич не знам това така ли се превежда)(ESRF) в Гренобл, Франция.
Повечето вулкани се намират на места, където континенталните плочи се притискат или изтеглят една към друга. Тук континенталната кора е изтънена и магмата може да покрие повърхността. Тихоокеанският “Огнен пръстен” например показва такива движения на плочите,резултатът от които са мощни земетресения и многобройни активни вулкани.
Вулканичните горещи точки са с напълно различна природа, тъй като повечето от тях са далеч от границите между плочите. Хавайските острови, например, са верига от вулкани, за която се смята, че е произлиза от мистериозна гореща точка отвъд дъното на Тихия океан. Всеки остров от веригата води началото си от активен вулкан захранван от горещата точка, която се издига над повърхността на океана. Когато тектонските плочи преместват вулканът далеч от горещата точка, той изгасва. В същото време горещата точка създава друг вулкан-следващият остров от веригата. Хавайските острови са един от многото примери за този процес, също като Канарските острови, Азорските острови и островите Реюнион.
Естеството на източника на горещата точка и местоположението му в мантията остават неразгадани в наши дни. Едно от обясненията е , че тънки тесни потоци магма са се придвижили до повърхността на Земята от границата между земното ядро от течно желязо и твърдата мантия от силикатни скали. Дали най-ниските места от мантията изхвърлят такива потоци магма, наречени магмени струйки е едно от основните противоречия сред геолозите в наши дни.
Какъв материал може да бъде съхраняван на границата ядро-мантия и да стане достатъчно лек, за да премине през гъстата, твърда мантия с дебелина 2900 км? Този въпрос си зададоха Денис Андролт и колегите му преди да пресъздадат в лаборатория условията на границата ядро-мантия. Те компресирали малки парченца скала до размерът на прашинка и десет пъти по-тънки от човешки косъм между върховете на два конични диаманта при напрежение по-голямо от 1млн бара. След това пробите били загрети с лазерен лъч между 3000 и 4000 градуса по Целзий, което учените считат, че е типично за границата ядро-мантия с дебелина 200 млн км. Пробите са изключително малки в сравнение с естествения процес протичащ на Земята. Процесите на топене обаче са много добре представени експериментално. Поради това наблюденията могат уверено да бъдат прехвърлени от микронния мащаб по време на експеримента в километричния мащаб в дълбоката мантия.
Снопове рентгенови лъчи в ESRF фокусирани в диаметър една хилядна от милиметъра са използвани за да се очертаят пробите и да се определи къде са се намирали разтопените скали. “Очевидно тези проби произвеждат слаби сигнали за взаимодействие и поради това е важно да имаме най-ясните рентгенови лъчи за този вид експерименти”, каза Мохамед Мезоуар , ученият отговорен за снопът лъчи с високо напрежение ID27 в ESRF. 
След като са определени регионите з разтопени скали, друга рентгенова техника е използвана в ESRF за да се определят химичните състави на предварително разтопени и твърди части. “Съдържанието на желязо е от решаващо значение за плътността на разтопените скали на границата между ядрото и мантията. Точните познания ни позволиха да определим това, че разтопените скали при тези условия всъщност са по-леки от твърдите”, каза Денис Андролт.
Гравитацията прави така, че леката течна скала да се придвижва бавно от горещата точка нагоре подобно на мехур във вода докато достигне повърхността, където магмената струя ще образува вулкан. Течните горещи точки се появяват в относително тънката гранична зона между твърдата по-ниска част на мантията и течната повърхност на земното ядро, където температурата достига 3000 до 4000 градуса в разстояние от 200км. Това рязко покачване е причинено от близостта на много по-горещото ядро и предизвиква частично разтапяне на скалите. Резултатите от експеримента също са от голямо значение за разбирането на ранната история на Земята, тъй като дават обяснение защо много химически елементи играещи ключова роля в ежедневието ни постепенно са се покачвали от вътрешността на Земята до тънката й кора, близо до повърхността. 
“Знаем по-малко за мантията на Земята, отколкото за повърхността на Марс. Невъзможно е да се пробие яма с дълбочина дори 100км в Земята, така че трябва да я пресъздадем в лабораторията. Това е важно знание защото активните вулканични горещи точки като тези в Исландия могат да бъдат опасни и разрушителни за живота на хората в района” заключи Денис Андролт.
Източник: http://www.sciencedaily.com/
Превод: Ивайло Димитров
 
 
 

Условия за ползване За нас Подкрепете ни! Карта на сайта Приятели За реклама Контакт с нас Каузи