Thellë nën sipërfaqen e Tokës ndodhen shtresa dheu, shtresa shkëmbinjsh të mbushura shpesh me fosile, llavë që zien. Shtresa D”, që ndodhet midis shtresave të llavës më sipër dhe shkëmbinjve të lëngshëm të bërthamës së jashtme më poshtë, ka qenë një mister për shkencëtarët prej dekadash. Pjesërisht sepse, nëse do të zbrisje në thellësinë 2700 kilometrash, do të “tronditeshe” nga valët sizmike që përshpejtohen menjëherë kur godasin kufirin e shtresës D”. Më parë besohej se kjo ndodhte për shkak të mineralit perovskit, që ndodhet në mantelin e poshtëm dhe që afër kësaj shtrese kalon në një formë të njohur si post-perovskit. Por kjo nuk e shpjegonte tërësisht fenomenin.
Gjeoshkencëtari Motohiko Murakami vendosi të hetojë se çfarë mund të shkaktonte përshpejtimin e çuditshëm të valëve sizmike, të njohur si diskontinuiteti D”. Duke qenë se është e pamundur të arrihet fizikisht deri në kufirin mes mantelës dhe bërthamës (CMB), ku ndodhet shtresa D”, ai drejtoi një ekip studiuesish nga Zvicra dhe Japonia për të zhvilluar eksperimente laboratorike dhe simulime kompjuterike, për të parë rolin e post-perovskitit në këtë rritje të pazakontë të shpejtësisë së valëve.
Kristalet e post-perovskitit janë anizotropike, që do të thotë se vetitë e tyre fizike ndryshojnë në varësi të drejtimit nga ku maten. Ato kanë dy lloje teksturash, një që vjen nga transformimi (kalimi nga faza perovskit në fazën post-perovskit), dhe një tjetër nga deformimi (kur kristalet orientohen në të njëjtin drejtim). Murakami dhe ekipi i tij zbuluan se nuk është vetëm transformimi që shkakton përshpejtimin. Në fakt, deformimi është përgjegjës për këtë efekt.
“Tekstura e shkaktuar nga deformimi formohet kur kristalet i nënshtrohen deformimit plastik, duke bërë që ato të rreshtohen në drejtime specifike. Kjo prodhohet kryesisht nga rrëshqitja përmes dislokimeve ose nga ‘rrëshqitja ngadalësuese’,” tha Murakami në një studim të publikuar së fundmi në revistën Communications Earth & Environment.
Mënyra si janë të orientuar kristalet e post-perovskitit përcakton fortësinë e tyre, dhe shpejtësia me të cilën kalojnë valët sizmike përmes tyre varet nga kjo fortësi. Perovskitet mund të krijohen nga substanca që marrin strukturë kubike kristalore. Perovskiti është një mineral i oksidit të kalciumit dhe titanit (CaTiO₃), ndërsa post-perovskiti është një formë e silikatit të magnezit (MgSiO₃) që formohet në presione ekstremisht të larta. Struktura e tij kristalore është ortorombike, që do të thotë se këndet janë të drejta, por boshtet kanë gjatesi të ndryshme.
Që kristalet e post-perovskitit të orientohen njësoj, boshtet e tyre duhet të jenë të pozicionuara njëtrajtshëm. Murakami përdori MgGeO₃ për të krijuar kristale të ngjashme me ato të post-perovskitit. Ashtu si perovskiti, kristalet e MgGeO₃ deformohen lehtë kur u aplikohet presion, kështu që sjellja e tyre reflekton atë që mund të ndodhë mijëra kilometra nën tokë. Kristalet u nxehen me lazer, u kompresuan dhe u nxehen sërish për të sintetizuar post-perovskitin. Më pas u ekspozuan ndaj valëve zanore me presion të lartë, dhe u mat shpejtësia e valëve pas kalimit përmes kristaleve.
Zbulimi i madh: lëvizja e brendshme e Tokës
Rezultoi se valët zanore përshpejtohen ndjeshëm kur kalojnë përmes kristaleve të post-perovskitit që janë të orientuara njëtrajtshëm. Studiuesit zbuluan gjithashtu se shkaku i kësaj orientimi, që përcakton fortësinë e materialit dhe për pasojë edhe shpejtësinë e valëve, është konveksioni. Ndërsa materiali më i nxehtë ngrihet dhe ai më i ftohtë zbret, ashtu si në stuhitë konvektive si uraganet, ndodh rreshtimi i kristaleve.
Murakami mendon se konveksioni i materialeve në mantelin e Tokës (si p.sh. ngritja e shtëllungave dhe fundosja e pllakave tektonike) qëndron pas deformimit në shtresën D”. Kjo është hera e parë që merret ndonjë provë, edhe nëse vetëm laboratorike, për lëvizje të brendshme në strukturën e Tokës.
“Edhe pse teoritë e mëparshme sugjeronin se anizotropia mund të shpjegojë diskontinuitetin sizmik të vërejtur,” tha ai, “rezultatet tona, të marra përmes matjeve in situ të shpejtësive të post-perovskitit nën presion të lartë, përfaqësojnë verifikimin eksperimental të kësaj hipoteze, duke krijuar një urë mes teorisë dhe vëzhgimit.” /syri
