Paieška
LIETUVAGIMTASIS KRAŠTASISTORIJAEKONOMIKAKOMENTARAIPASAULISGYNYBAŠEIMA IR SVEIKATA
ŠVIETIMASŽMONĖSKULTŪRASPORTASGAMTA IR AUGINTINIAIĮDOMYBĖSMOKSLAS IR ITMULTIMEDIJA
MOKSLAS IR IT

Žemės tektoninės plokštės nėra tokios tvirtos, kaip manyta

 
Mopic / Fotolia nuotrauka

Niekas negali nukeliauti į Žemės vidų, kad sužinotų, kas ten vyksta. Todėl mokslininkai turi dėti visas pastangas, kad laboratorijoje atkartotų ten esančias sąlygas, rašo „Science Daily“.

„Mus domina plataus masto geofiziniai procesai: kaip susidaro tektoninės plokštės ir kaip subdukcijos zonose slenka viena po kita, – sakė Pensilvanijos universiteto asocijuotasis profesorius Davidas Goldsby's. – Norėdami tai sužinoti, turime suprasti olivino, labiausiai paplitusio mineralo viršutinėje Žemės mantijoje, mechaninį elgesį.“

D. Goldsby's, bendradarbiaudamas su Pensilvanijos universiteto doktorantu Christopheriu A. Thomu, taip pat su Stanfordo, Oksfordo ir Delavero universiteto mokslininkais, pagaliau atsakė į ilgai kamavusį šios srities klausimą. Per ankstesnius laboratorinius eksperimentus nustatytas labai nevienodas olivino tvirtumas Žemės litosferoje, palyginti šaltame ir tvirtame Žemės viršutiniame apvalkale. Naujausiame darbe, paskelbtame žurnale „Science Advances“, išsprendžiama ankstesnių skirtumų problema, nustačius, kad juo mažesnis tiriamas olivino grūdelis, tuo jis tvirtesnis.

Kadangi olivino grūdeliai Žemės mantijoje yra didesni nei dauguma olivino mėginių, išbandytų laboratorijose, tyrimo rezultatai parodė, kad Žemės mantija – ją sudaro iki 95 proc. planetos tektoninių plokščių – iš tiesų yra silpnesnė, nei buvo tikėtasi. Šis realistiškesnis vaizdas gali padėti mokslininkams suvokti, kaip formuojasi tektoninės plokštės, kaip jos deformuojasi, pavyzdžiui, dėl vulkaninės salos, tokios kaip Havajai, svorio, ar net kaip prasideda ir sklinda žemės drebėjimai.

Daugiau nei 40 metų mokslininkai bandė prognozuoti olivino koncentraciją Žemės litosferoje iš laboratorinių eksperimentų rezultatų. Tačiau bandymai laboratorijoje vyko ne tokiomis sąlygomis, kokios yra Žemės viduje, kur slėgis didesnis, o deformacijos greitis kur kas lėtesnis nei laboratorijoje. Dar viena problema, kad esant palyginti žemai litosferos temperatūrai, olivino stiprumas yra toks didelis, kad sunku išmatuoti jo plastiškumą, nesutrupinant mėginio. Atliktų eksperimentų rezultatai labai skyrėsi ir neatitiko olivino tvirtumo prognozių, pagrįstų geofiziniais modeliais ir stebėjimais.

Bandydami išsiaiškinti šiuos neatitikimus, mokslininkai taikė nanoįspaudų technologiją, skirtą medžiagų kietumui matuoti. Paprasčiau tariant, matavo medžiagos kietumą, kuris yra susijęs su jos tvirtumu. Deimantinis prietaiso galiukas, kontaktuojantis su mineralu, buvo veikiamas tam tikros apkrovos, ir matuota, kiek mineralas deformavosi. Per ankstesnius tyrimus buvo naudojami įvairūs aukšto slėgio deformacijos prietaisai stiprumui matuoti nesutrupinant mėginių. Taikant nanoįspaudų technologiją, tokios sudėtingo aparato nereikia.

„Mėginys tampa savo paties slėgio indu, – sakė D. Goldsby. – Jis plastiškai deformuojamas be lūžių net esant kambario temperatūrai.“

Tyrėjų komanda nanoįspaudų technologija atliko 800 eksperimentų. Per juos keitė įspaudų dydį, keisdami deimantinio antgalio apkrovą. Buvo nustatyta, kad juo mažesnis įspaudo dydis, tuo kietesnis, taigi tvirtesnis, olivinas.

„Šis įspaudų dydžio efektas buvo pastebėtas daugelyje kitų medžiagų, tačiau manome, kad pirmą kartą parodytas geologinėje medžiagoje“, – sakė D. Goldsby.

Atsižvelgdami į anksčiau surinktus olivino tvirtumo duomenis, mokslininkai nustatė, kad jų neatitikimai gali būti paaiškinti pasitelkiant atitinkamo dydžio efektą: olivinas tvirtesnis, kai tiriamų mėginių grūdeliai mažesni. Kai šie ankstesni tvirtumo duomenys buvo išdėstyti pagal kiekvieno tyrimo grūdelių dydį, visi jie atitiko tolydžią tendenciją, kuri leidžia prognozuoti, kad Žemės viršutinis apvalkalas litosfera nėra toks tvirtas, kaip manyta.

Neseniai žurnale „Geophysical Research Letters“ paskelbtas Ch. A. Thomo, D. Goldsby ir jų kolegų tyrimas, per kurį analizuoti Žemės paviršiaus įtrūkių, atsiradusių dėl pakilusių plokščių ir erozijos, gruoblėtumo modeliai.

„Skirtingi įtrūkiai turi panašų gruoblėtumą, ir neseniai paskelbta mintis, kad tie modeliai galimi, nes medžiagų tvirtumas įtrūkių paviršiuje didėja mažėjant gruoblėtumui, – sakė Ch. A. Thomas. – Tie modeliai ir trintis, kurią jie sukelia, galėtų mums kai ką pasakyti apie žemės drebėjimus, kaip jie formuojasi ir kaip sklinda.“

Pensilvanijos universiteto tyrėjai ir jų komanda toliau norėtų tirti kitų mineralų dydžio ir tvirtumo efektą, taip pat sutelkti dėmesį į temperatūros poveikį olivinui.

DALINTIS:
 
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR IT
Rubrikos: Informacija:
EkonomikaGamta ir augintiniaiGimtasis kraštasGynybaKontaktai
ĮdomybėsIstorijaJurgos virtuvėKomentaraiReklaminiai priedai
KonkursaiKultūraLietuvaMokslas ir ITPrenumerata
PasaulisSportasŠeima ir sveikataŠvietimasKarjera
TrasaŽmonės
Visos teisės saugomos © 2013-2017 UAB "Lietuvos žinios"