12 ژانویه 2023 -توسط Lori Dajose، موسسه فناوری کالیفرنیا -Boudinage در سنگ‌های دولوستون برش‌شکن شده در محدوده Panamint منطقه Wildrose، پارک ملی Death Valley. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که پریکلاز قوی‌تر از بریگمانیت در ماده تشکیل دهنده پایینی زمین است، مشابه بودین‌هایی که در صخره‌های صلب (“قوی‌تر”) در میان سنگ‌های کمتر توانا (“ضعیف‌تر”) رشد می‌کنند. اعتبار: جنیفر ام. جکسون، کلتک
همانطور که شما در حال خواندن این مطلب هستید، بیش از 400 مایل پایین‌تر از شما دنیایی عظیم از دماها و فشارهای شدید است که برای مدت طولانی‌تری از زمان زندگی انسان‌ها روی این سیاره در حال چرخش و تکامل بوده است. اکنون، یک مدل جدید دقیق از محققان Caltech رفتار شگفت‌انگیز مواد معدنی در اعماق سیاره را در طی میلیون‌ها سال نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که این فرآیندها در واقع به شیوه‌ای کاملاً برخلاف آنچه قبلاً تئوری شده بود اتفاق می‌افتند.
این تحقیق توسط یک تیم بین المللی از دانشمندان، از جمله جنیفر ام جکسون، پروفسور ویلیام ای. لئونهارد در فیزیک معدنی انجام شد. مقاله ای که این مطالعه را توصیف می کند در ژورنال Nature در 11 ژانویه ظاهر می شود.
جکسون می‌گوید: «علیرغم اندازه عظیم سیاره، بخش‌های عمیق‌تر اغلب نادیده گرفته می‌شوند، زیرا به معنای واقعی کلمه دور از دسترس هستند – ما نمی‌توانیم از آنها نمونه برداری کنیم.» علاوه بر این، این فرآیندها به قدری آهسته هستند که برای ما نامحسوس به نظر می رسند. اما جریان در ماده تشکیل دهنده پایینی با هر چیزی که لمس می کند ارتباط برقرار می کند؛ این یک موتور عمیق است که بر تکتونیک صفحه تأثیر می گذارد و ممکن است فعالیت های آتشفشانی را کنترل کند.
ماده تشکیل دهنده پایینی این سیاره سنگی جامد است، اما طی صدها میلیون سال به آرامی مانند کاراملی غلیظ ترشح می‌کند و گرما را در سراسر درون سیاره در فرآیندی به نام همرفت حمل می‌کند.
بسیاری از سوالات در مورد مکانیسم هایی که اجازه می دهد این همرفت اتفاق بیفتد، بی پاسخ مانده است. دماها و فشارهای شدید در ماده تشکیل دهنده پایین – تا 135 گیگا پاسکال و هزاران درجه فارنهایت – شبیه سازی در آزمایشگاه را دشوار می کند.
برای مرجع، فشار در ماده تشکیل دهنده پایین تقریباً هزار برابر فشار در عمیق ترین نقطه اقیانوس است. بنابراین، در حالی که بسیاری از آزمایش‌های آزمایشگاهی بر روی فیزیک معدنی فرضیه‌هایی در مورد رفتار سنگ‌های ماده تشکیل دهنده پایین‌تر ارائه کرده‌اند، فرآیندهایی که در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی برای هدایت جریان کند همرفت ماده تشکیل دهنده پایین‌تر اتفاق می‌افتند نامشخص بوده است.
ماده تشکیل دهنده پایینی عمدتاً از یک سیلیکات منیزیم به نام بریگمانیت تشکیل شده است، اما همچنین حاوی مقدار کمی اما قابل توجهی از اکسید منیزیم به نام پریکلاز است که در میان بریگمانیت مخلوط شده است، علاوه بر مقادیر کمی از مواد معدنی دیگر. آزمایش‌های آزمایشگاهی قبلاً نشان داده بود که پریکلاز ضعیف‌تر از بریگمانیت است و راحت‌تر تغییر شکل می‌دهد، اما این آزمایش‌ها نحوه رفتار کانی‌ها در مقیاس زمانی میلیون‌ها سال را در نظر نگرفتند. جکسون و همکارانش هنگام ترکیب این مقیاس‌های زمانی در یک مدل محاسباتی پیچیده دریافتند که دانه‌های پریکلاز در واقع قوی‌تر از بریگمانیت اطراف آنها هستند.
جکسون می‌گوید: «ما می‌توانیم از تشبیه بودیناژ در رکورد سنگ استفاده کنیم، جایی که boudins، که برای سوسیس به زبان فرانسوی است، در لایه‌ای صلب، قوی‌تر و صخره‌ای در میان سنگ‌های کمتر توانا، «ضعیف‌تر» رشد می‌کند.
جکسون توضیح می دهد: «به عنوان یک قیاس دیگر، به کره بادام زمینی کلفت فکر کنید. “ما برای دهه ها فکر می کردیم که پریکلاس “روغن” موجود در کره بادام زمینی است و به عنوان روان کننده بین دانه های سخت تر بریگمانیت عمل می کند. بر اساس این مطالعه جدید، مشخص شد که دانه های پریکلاس به عنوان “آجیل” در کره بادام زمینی کلفت عمل می کنند. دانه‌های پریکلاز فقط با جریان حرکت می‌کنند اما بر رفتار چسبناک تأثیر نمی‌گذارند، مگر در شرایطی که دانه‌ها به شدت متمرکز هستند. ما نشان می‌دهیم که تحت فشار، تحرک در پریکلاز در مقایسه با بریگمانیت بسیار کندتر است. یک وارونگی رفتار وجود دارد. : پریکلاس به سختی تغییر شکل می دهد، در حالی که فاز اصلی، بریگمانیت، تغییر شکل را در ماده تشکیل دهنده عمیق زمین کنترل می کند.
درک این فرآیندهای شدید که در زیر پای ما اتفاق می‌افتند برای ایجاد شبیه‌سازی‌های چهار بعدی دقیق از سیاره ما مهم است و به ما کمک می‌کند تا درباره سیارات دیگر نیز بیشتر درک کنیم. اکنون هزاران سیاره فراخورشیدی (سیاره‌های خارج از منظومه شمسی) تأیید شده‌اند، و کشف اطلاعات بیشتر در مورد فیزیک معدنی در شرایط شدید، بینش جدیدی در مورد تکامل سیارات کاملاً متفاوت از سیارات ما به دست می‌دهد.
