Cila është struktura e Tokës? Për fillestarët, ajo përbëhet nga disa shtresa: korja, manteli i sipërm dhe i poshtëm dhe bërthama.
Manteli përbën pjesën më të madhe të vëllimit të planetit tonë - 84%. Manteli i poshtëm përfaqëson 55% të vëllimit të Tokës; është gjithashtu më i nxehtë dhe më i dendur se manteli i sipërm.
Manteli i poshtëm ka luajtur një rol të rëndësishëm në evolucionin e Tokës, duke përfshirë mënyrën se si Toka është ftohur gjatë miliarda viteve, si janë qarkulluar materialet dhe se si uji ruhet dhe transportohet nga jashtë në brendësi të thellë në një shkallë të caktuar gjeologjike.
Për më shumë se shtatë dekada, mineralogjia e mantelit të poshtëm është studiuar gjerësisht. Dekadat e studimeve, duke përfshirë eksperimentet laboratorike, simulimet llogaritëse dhe studimin e përfshirjeve në diamante të thella, çuan në përfundimin se manteli i poshtëm përbëhet nga tre minerale kryesore: bridgmanite, ferroperiklase dhe davemaoite.
Në një studim të botuar së fundi në Nature, një ekip shkencëtarësh - duke përfshirë Byeongkwan Ko, ish-student doktorature në Universitetin Shtetëror të Arizonës dhe tani një studiues postdoktoral në Universitetin Shtetëror të Miçiganit, dhe Dan (Sang-Heon) Shim, profesor në Shkollën e Tokës në ASU dhe Eksplorimi i Hapësirës dhe një Profesor Navrotsky i Kërkimit të Materialeve në ASU, kanë përfunduar një eksperiment të ri me presion të lartë duke përdorur disa stile të ndryshme ngrohjeje për të zbuluar një mineral shtesë që banon në mantelin e poshtëm.
Midis këtyre tre mineraleve kryesore, dy minerale - bridgmanite dhe davemaoite - kanë të dyja të ashtuquajturat struktura kristalore të tipit perovskite. Kjo strukturë është gjithashtu e njohur gjerësisht në fizikë, kimi dhe inxhinieri minerale, pasi disa materiale me strukturë të tipit perovskite kanë treguar superpërçueshmëri.
Në thellësi të cekëta, mineralet me struktura të ngjashme kristalore shpesh bashkohen dhe bëhen minerale të vetme, zakonisht në një mjedis me temperaturë të lartë. Për shembull, diopsidi mineral ka edhe kalcium edhe magnez, dhe është i qëndrueshëm në kore.
Pavarësisht ngjashmërisë strukturore, megjithatë, studimet ekzistuese kanë treguar se davemaoiti, i pasur me kalcium dhe bridgmaniti, i pasur me magnez, mbeten të ndara në të gjithë mantelin e poshtëm.
“Pse davemaoiti dhe bridgmaniti nuk bashkohen në një, pavarësisht nga fakti se ato kanë struktura shumë të ngjashme në shkallë atomike? Kjo pyetje ka magjepsur studiuesit gjatë dy dekadave, tha Shim. “Shumë përpjekje janë bërë për të gjetur kushte ku bashkohen këto dy minerale, megjithatë përgjigja nga eksperimentet ka qenë vazhdimisht dy minerale të veçanta. Këtu ndjemë se na duheshin disa ide të reja në eksperimente.”
Eksperimenti i ri ishte një mundësi për grupin kërkimor që të provonte teknika të ndryshme ngrohjeje për të krahasuar metodat. Në vend që të rrisnin temperaturën ngadalë në eksperimentet konvencionale me presion të lartë, ata e rritën temperaturën shumë shpejt në temperaturën e lartë që lidhet me mantelin e poshtëm, duke arritur në 3000 deri në 3500 gradë Fahrenheit brenda një sekonde. Arsyeja për këtë ishte se sapo të formohen dy minerale me strukturë perovskite, bëhet shumë e vështirë për to të bashkohen, edhe nëse hyjnë në kushte temperaturash ku minerali i vetëm perovskit duhet të jetë i qëndrueshëm.
Duke i ngrohur mostrat shpejt në temperaturat e synuara, Ko dhe Shim ishin në gjendje të shmangnin formimin e dy mineraleve të strukturuar me perovskite në temperatura të ulëta. Pasi të arrijnë temperaturën e mantelit të poshtëm, ata monitorojnë se çfarë formohen në minerale për 15 deri në 30 minuta duke përdorur rrezet X në Burimin e Avancuar të Fotonit. Ata zbuluan se vetëm formohet një mineral i vetëm perovskite, i papritur nga eksperimentet e mëparshme. Ata zbuluan se në temperatura mjaft të larta, më të mëdha se 3,500 F, davemaoiti dhe bridgmaniti bëhen një mineral i vetëm në strukturën e tipit perovskite.
"Është besuar se një ndryshim i madh në madhësi midis kalciumit dhe magnezit, kationet kryesore të davemaoitit dhe bridgmanitit, përkatësisht, duhet të pengojë bashkimin e këtyre dy mineraleve," tha Ko. "Por studimi ynë tregon se ata mund të kapërcejnë një ndryshim të tillë në mjedise të nxehta."
Eksperimentet sugjerojnë se manteli më i thellë i poshtëm me temperaturë mjaft të lartë duhet të ketë një mineralogji të ndryshme nga manteli i poshtëm më i cekët. Për shkak se manteli ishte shumë më i ngrohtë në Tokën e hershme, rezultatet e reja të grupit tregojnë se pjesa më e madhe e mantelit të poshtëm kishte një mineral të vetëm të strukturës së perovskitit atëherë, që do të thotë se mineralogjia ndryshonte nga manteli i poshtëm i sotëm.
Ky vëzhgim i ri ka një sërë ndikimesh thelbësore në kuptimin tonë për thellësinë e Tokës. Shumë vëzhgime sizmike kanë treguar se vetitë më të thella të mantelit të poshtëm janë të ndryshme nga manteli më i cekët i poshtëm. Ndryshimet raportohet të jenë graduale. Bashkimi i bridgmanitit dhe davemaoitit tregohet të jetë gradual në eksperimentet e grupit kërkimor. Gjithashtu, vetitë e një shkëmbi me tre minerale kryesore - bridgmanite, ferroperiklase dhe davemaoite - nuk përputhen mirë me vetitë e mantelit më të thellë të poshtëm. Ko dhe bashkëpunëtorët parashikojnë se këto probleme të pazgjidhura mund të shpjegohen nga një bashkim i bridgmanitit dhe davemaoitit në një mineral të ri të vetëm të strukturuar me perovskite.
Autorë të tjerë kontribues në këtë studim janë Eran Greenberg, Universiteti i Çikagos; Vitali Prakapenka, Universiteti i Çikagos; E. Ercan Alp, Laboratori Kombëtar Argonne; Wenli Bi, Universiteti i Alabamës në Birmingham; Yue Meng, Laboratori Kombëtar Argonne; Dongzhou Zhang, Universiteti i Çikagos dhe Universiteti i Hawait në Mano. /Liberale.al
