Професор Каліфорнійського університету в Сан-Дієго запропонував механізм формування глибокофокусних землетрусів, які майже 100 років не давали спокою вченим.
Геофізики довго ламали голову над тим, як на глибині понад 400 кілометрів формуються руйнівні сейсмічні хвилі. Виявилося, у всьому винна асиметрія області фазового переходу між двома структурами породи
Глибокофокусні землетруси, як випливає з їх назви, виникають глибоко під землею - в мантії, - в області дуже високих тисків. З тих пір як ці явища вперше були зафіксовані в 1929 році, геофізики намагалися з'ясувати, які процеси їх викликають, дослідники вважали, що високий тиск викликає вибух, який генерує сейсмічні хвилі.
Однак вчені тоді так і не змогли пов'язати високий тиск зі зрушеними сейсмічними хвилями, які, як вважається, породжують глибокофокусні землетруси. У новій роботі дослідниця з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго описує можливий механізм, що пов'язує ці два процеси. Крім того, її дослідження дає уявлення про багато інших явищ, таких як зіткнення і еволюція небесних тіл, так як там відбуваються схожі процеси.
Дослідниця використовувала у своїй роботі фундаментальну математичну фізику і механіку, завдяки чому їй вдалося виявити нестійкості, що виникають при дуже високих тисках. Одна нестабільність виявилася пов'язана з формою розширюється області трансформованої породи, а інша - з її зростанням. Основною причиною глибокофокусних землетрусів геофізики вважали фазовий перехід від олівіну до шпинелі під дією високих тисків, в результаті якого обсяг породи сильно зменшувався, що і створювало сейсмічні хвилі.
Щоб розширятися області цього фазового перетворення з олівіну в шпинель стали великими, вони повинні прийняти «бліноподібну» форму, яка мінімізує енергію, необхідну для здійснення фазового переходу і далі в шарі породи. Це режим порушення симетрії може відбуватися при дуже високих тисках, і саме цей процес, згідно з новим дослідженням, створює зрушення, відповідальну за генерацію сейсмічних хвиль. Раніше дослідники припускали, що збереження симетрії сферичного розширення не призведе до зрушення сейсмічних хвиль. Вони не знали, що ця симетрія може бути порушена, а область розширення буде представляти собою не сферу, а «млинець».
Дослідження опубліковано в Journal of the Mechanics and Physics of Solids.