アーティストの地球の内層の概念。画像クレジット：S. Jacobsen、M。Wysession、およびG. Caras。拡大するにはクリックしてください
最近、地震学者たちは、地表の下400マイルから1,800マイルの範囲で、地球の下部マントルにおける地震波の速度と方向が大きく変動することを観察しています。なぜ地震波がそこまで一貫性なく移動するのかを発見したと思いますか？中福林は述べた。*林は研究の時にカーネギー研究所の地球物理学研究所にいて、Natureの7月21日発行の論文の筆頭著者であった。この研究まで、科学者はマントル材料に対する鉄の影響を単純化してきました。それは地球で最も豊富な遷移金属であり、私たちの結果は科学者が予測したものではありませんか？彼は続けた。 ？その隠れたゾーンで何が起こっていると私たちは考え直す必要があるかもしれません。それは私たちが想像したよりはるかに複雑です。
下部マントルの破砕圧力は原子と電子を非常に緊密に圧迫するため、通常の状態とは異なる方法で相互作用し、回転する電子を軌道でペアにするように強制します。理論的には、それらの深さでの地震波の振る舞いは、下部マントル物質中の鉄の電子スピン状態に対する副把持圧力効果から生じる可能性があります。リンのチームは、そこで最も豊富な酸化物材料であるマグネシオウ鉄鉱（Mg、Fe）Oで超高圧実験を行い、その鉱物における鉄の電子スピン状態の変化がマグネシオウ鉄鉱の弾性特性に劇的に影響することを発見しました。研究は、最も下のマントルで観察された複雑な地震波異常を説明するかもしれません。
Viktor Struzhkinは、共同執筆者として次のように述べています。「これは、マグネシオの弾性が海面水圧（1気圧）の50万倍から100万倍の範囲の低いマントル圧力で大幅に変化することを実験的に実証した最初の研究です。 ）。 20％の酸化鉄と80％の酸化マグネシウムを含むマグネシオフィスタイトは、下部マントルの体積の約20％を構成すると考えられています。 530,000〜660,000気圧の圧力にさらされると、鉄の電子スピンは高スピン状態（不対）から低スピン状態（スピン対）になることがわかりました。鉄のスピン状態を監視しながら、電子遷移によるマグネシオフィステイトの体積（密度）の変化率も測定しました。その情報により、遷移の間に地震速度がどのように変化するかを判断することができました。
驚いたことに、鉄の電子がマグネシウム-酸化鉄でスピンペアになると、バルク地震波は約15％速く移動しますか？共著者のスティーブン・ジェイコブセンはコメントした。したがって、遷移を横切って測定された速度ジャンプは、深部マントルで地震的に検出できる可能性があります。実験は、シカゴの近くにある米国の第3世代シンクロトロン光源であるアルゴンヌ国立研究所の強力なX線光源を使用して、ダイヤモンドアンビル圧力セル内で行われました。
神秘的な下部マントル領域は直接サンプリングできません。ですから、実験と理論に頼らなければなりません。地球の内部で何が起こるかは惑星全体のダイナミクスに影響を与えるので、その領域で地震波の異常な振る舞いを引き起こしている原因を見つけることが重要です。リンは述べた。これまで、地球科学者は純粋な酸化物とケイ酸塩のみを考慮することで地球の内部を理解してきました。私たちの結果は、地球全体で最も豊富な遷移金属である鉄が、その深い領域で非常に複雑な特性を生み出すことを単純に指摘しています。次の実験で、そこで何が起こっているかについての理解を深めることができるかどうかを楽しみにしています。彼は結論付けた。
元のソース：カーネギー研究所ニュースリリース
