지구과학자 무라카미 모토히코
이상한 지진파 가속 원인 규명
지구 표면에서 천 마일 떨어진 D”층, 액체 금속 외핵의 바로 가장자리에서 지진파가 이상하게 가속되는 현상이 발생합니다.
실험실에서 이 현상을 재현하는 실험을 한 결과, 이는 페로브스카이트에서 형성되는 포스트 페로브스카이트 결정의 결과라는 것을 발견했습니다.
Something Strange Is Happening 1,700 Miles Beneath Your Feet. Now We Know Why.
https://www.yahoo.com/news/something-strange-happening-1-700-130000574.html
이러한 결정의 배열은 경도를 결정하고, 경도는 지진파가 얼마나 빨리 통과할 수 있는지를 결정합니다.
지구 표면 아래 깊은 곳에는 토양층, 화석이 묻힌 암석층 , 콸콸 쏟아지는 마그마, 그리고 그 위로 솟아오르는 암석층들이 있습니다. 지구 중심으로의 여정을 더 진행하려면 먼저 단단한 암석의 흐름을 지나야 합니다.
D ”층 은 위의 마그마 층 과 아래의 외핵의 액체 암석층 사이에 위치하며, 수십 년 동안 과학자들을 당혹스럽게 해왔습니다. 2,700km(1,700마일) 깊이로 깊이 파고들면 D”층 경계에 도달하면서 가속되는 지진파에 깜짝 놀라 깜짝 놀라는 경우가 있기 때문입니다. 한때 이러한 현상의 원인은 하부 맨틀에 존재하는 광물 페로브스카이 트가 D”층 근처에서 포스트페로브스카이트로 알려진 형태로 변형되었기 때문이라고 여겨졌 습니다. 하지만 이것만으로는 이 현상을 설명하기에 충분하지 않았습니다.
지구과학자 무라카미 모토히코는 D" 불연속성으로 알려진 이상한 지진파 가속의 원인을 규명하고자 했습니다. D" 층이 위치한 핵-맨틀 경계(CMB)까지 트레킹하는 것은 불가능한 일이기에, 그는 스위스와 일본 연구진을 이끌고 실험실 실험과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 포스트페롭스카이트가 지진파 의 비정상적인 증가와 어떤 관련이 있는지 알아냈습니다 .
포스트 페롭스카이트 결정은 이방성을 지닙니다. 즉, 측정 방향에 따라 물리적 특성이 달라집니다. 포스트 페롭스카이트 결정은 두 가지 유형의 질감을 가지고 있는데, 하나는 변형(페롭스카이트 상에서 포스트 페롭스카이트로의 상 전이)에서 발생하고, 다른 하나는 변형(포스트 페롭스카이트 결정이 같은 방향을 향하는 것)에서 발생합니다. 무라카미와 그의 연구팀은 이러한 울림을 유발하는 것이 변형뿐만 아니라, 실제로는 변형과 함께 발생한다는 것을 발견했습니다.
무라카미는 최근 커뮤니케이션즈 어스 앤 인바이런먼트(Communications Earth & Environment) 저널에 게재된 연구에서 "변형으로 인한 텍스처는 결정이 소성 변형을 겪으면서 특정 방향으로 정렬될 때 형성됩니다. 이는 주로 전위 슬립(dislocation slip)이나 크리프(creep) 현상에 의해 발생합니다."라고 밝혔습니다 .
포스트페롭스카이트 결정의 배열 방식에 따라 경도가 결정되며, 지진파가 통과하는 속도는 결정의 경도에 따라 달라집니다. 페롭스카이트라고 불리는 물질은 동일한 입방 결정 구조로 배열될 수 있는 어떤 물질로도 만들어질 수 있습니다. 페롭스카이트는 칼슘 티타늄 산화물 광물(CaTiO3)인 반면 , 포스트페롭스카이트는 초고압에서 생성된 마그네슘 규산염(MgSiO3)의 형태입니다. 포스트페롭스카이트의 결정 구조는 사방정계이며 , 이는 입방체 의 직각이 서로 다른 축을 갖는다는 것을 의미합니다.
포스트페롭스카이트 결정들이 서로 정렬되려면 모든 축이 같은 위치에 있어야 합니다. 무라카미는 MgGeO₃를 사용하여 포스트 페롭스카이트와 유사한 결정을 만들었습니다. 페롭스카이트와 마찬가지로 MgGeO₃ 결정 은 압력을 가하면 쉽게 변형되므로, 그 거동은 지하 1,600km 이상에서 일어나는 현상을 반영할 것입니다. 이 결정들을 레이저로 가열하고 압축한 후 다시 가열하여 포스트페롭스카이트를 합성했습니다. 그런 다음 고압 음파 에 노출시키고 , 음파가 결정을 통과할 때의 파동 속도를 측정했습니다.
음파는 정렬된 포스트페로브스카이트 결정을 통과할 때 속도가 상당히 증가할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 연구진은 또한 이러한 정렬의 원인, 즉 재료의 경도, 즉 실험실에서의 음파 와 지구 깊숙한 곳에서 발생하는 지진파의 속도를 결정하는 것이 대류라는 사실을 발견했습니다. 더 뜨거운 물질은 상승하고, 더 차가운 물질은 하강하는데, 이는 허리케인과 같은 대류 폭풍에서처럼 일어납니다 .
무라카미는 맨틀 내 물질의 대류(플룸 상승과 슬라브 침강 등)가 D”층 변형의 원인이라고 생각합니다. 지구 내부가 움직인다는 증거가 , 심지어 실험실 기반 증거를 포함하여, 발견된 것은 이번이 처음입니다 .
"이전의 이론적 연구에서는 이방성이 관측된 지진파 불연속성을 설명할 수 있다고 제안했지만 , 고압 하에서 포스트페롭스카이트 속도의 현장 측정을 통해 얻은 이번 결과는 이 가설의 실험적 검증을 나타내며, 이론과 관찰 사이의 간극을 메우는 역할을 합니다."라고 그는 말했다
Something Strange Is Happening 1,700 Miles Beneath Your Feet. Now We Know Why.
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