p Quase 1, 800 milhas abaixo da superfície da Terra, existem grandes estruturas estranhas à espreita na base do manto, sentado logo acima do núcleo. O manto é uma espessa camada de calor, principalmente rocha de plástico que envolve o núcleo; no topo do manto está a fina casca da crosta terrestre. Em escalas de tempo geológicas, o manto se comporta como um líquido viscoso, com elementos sólidos afundando e subindo em suas profundezas. p As estruturas estranhas acima mencionadas, conhecidas como zonas de velocidade ultrabaixa (ULVZs), foram descobertos pela primeira vez em 1995 por Don Helmberger da Caltech. ULVZs podem ser estudados medindo como eles alteram as ondas sísmicas que passam por eles. Mas observar não é necessariamente compreender. De fato, ninguém sabe ao certo quais são essas estruturas.

p ULVZs são assim chamados porque reduzem significativamente as velocidades das ondas sísmicas; por exemplo, eles reduzem as ondas de cisalhamento (ondas sísmicas oscilantes capazes de se mover através de corpos sólidos) em até 30%. ULVZs têm vários quilômetros de espessura e podem ter centenas de quilômetros de diâmetro. Vários estão espalhados perto do núcleo da Terra, aproximadamente abaixo da Orla do Pacífico. Outros estão agrupados na América do Norte, Europa, e a África.

p "ULVZs existem tão profundamente no interior da terra que são impossíveis de estudar diretamente, o que representa um desafio significativo ao tentar determinar o que exatamente são, "diz Helmberger, Smits Family Professor de Geofísica, Emérito.

p Os cientistas da Terra da Caltech agora dizem que não sabem apenas do que os ULVZs são feitos, mas de onde eles vêm. Usando métodos experimentais em altas pressões, Os pesquisadores, liderado pela Professora de Física Mineral Jennifer Jackson, descobriram que os ULVZs consistem em pedaços de um mineral de magnésio / óxido de ferro chamado magnesiowüstita, que pode ter se precipitado de um oceano de magma que se acredita ter existido na base do manto há milhões de anos.

p A outra teoria principal para a formação de ULVZs sugeriu que eles consistem em material fundido, parte dele possivelmente vazando do núcleo.

p Jackson e seus colegas, que relatou seu trabalho em um artigo recente no Journal of Geophysical Research :Terra Sólida, encontraram evidências que apóiam a teoria da magnesiowüstita ao estudar a anisotropia elástica (ou sísmica) do mineral; anisotropia elástica é uma variação na velocidade com que as ondas sísmicas passam através de um mineral, dependendo de sua direção de deslocamento.

p Uma característica particularmente incomum da região onde existem ULVZs - o limite núcleo-manto (CMB) - é que ele é altamente heterogêneo (de caráter não uniforme), bem como anisotrópico. Como resultado, a velocidade com que as ondas sísmicas viajam através da CMB varia com base não apenas na região pela qual as ondas estão passando, mas na direção em que essas ondas estão se movendo. A direção de propagação, na verdade, pode alterar a velocidade das ondas por um fator de três.

p "Anteriormente, os cientistas explicaram a anisotropia como o resultado de ondas sísmicas que passam por um material denso de silicato. O que estamos sugerindo é que, em algumas regiões, é em grande parte devido ao alinhamento de magnesiowüstite dentro de ULVZs, "diz Jackson.

p Nas pressões e temperaturas experimentadas na superfície da Terra, magnesiowüstite exibe pouca anisotropia. Contudo, Jackson e sua equipe descobriram que o mineral se torna fortemente anisotrópico quando submetido a pressões comparáveis ​​às encontradas no manto inferior.

p Jackson e seus colegas descobriram isso colocando um único cristal de magnesiowüstita em uma célula de bigorna de diamante, que é essencialmente uma pequena câmara localizada entre dois diamantes. Quando os diamantes rígidos são comprimidos uns contra os outros, a pressão dentro da câmara aumenta. Jackson e seus colegas bombardearam a amostra com raios-x. A interação dos raios-x com a amostra atua como um proxy de como as ondas sísmicas irão viajar através do material. A uma pressão de 40 gigapascais - equivalente à pressão no manto inferior - a magnesiowüstita era significativamente mais anisotrópica do que as observações sísmicas de ULVZs.

p Para criar objetos tão grandes e fortemente anisotrópicos como ULVZs, apenas uma pequena quantidade de cristais de magnesiowüstita precisa ser alinhada em uma direção específica, provavelmente devido à aplicação de pressão de uma forte força externa. Isso pode ser explicado por uma laje subdutiva da crosta terrestre abrindo caminho para a CMB, Jackson diz. (A subdução ocorre em certos limites entre as placas tectônicas da Terra, onde uma placa mergulha abaixo da outra, desencadeando vulcanismo e terremotos.)

p "Os cientistas ainda estão no processo de descobrir o que acontece com a crosta quando ela é subduzida no manto, "Jackson diz." Uma possibilidade, que nossa pesquisa agora parece apoiar, é que essas placas empurram todo o caminho até o limite núcleo-manto e ajudam a moldar ULVZs. "

p Próximo, Jackson planeja explorar a interação das lajes de subducção, ULVZs, e suas assinaturas sísmicas. A interpretação desses recursos ajudará a colocar restrições nos processos que aconteceram no início da história da Terra, ela diz.

p O estudo é intitulado "Magnesiowüstita fortemente anisotrópica no manto inferior da Terra".