Estructura y congelación del líquido MgSiO3 en el manto inferior de la Tierra

Área de la Ciencia:

• Geofísica y ciencias planetarias.
• Ciencia de los materiales en condiciones extremas.

Sus antecedentes:

• Comprender el comportamiento de los líquidos de silicato a altas presiones es crucial para modelar el manto y el núcleo de la Tierra.
• El metasilicato de magnesio (MgSiO3) es un componente clave del manto de la Tierra, por lo que sus propiedades de fase líquida son esenciales para los modelos geofísicos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las propiedades estructurales y volumétricas del líquido metasilicato de magnesio bajo las presiones del manto terrestre.
• Para determinar la curva de fusión del metasilicato de magnesio hasta el límite núcleo-manto.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular de los primeros principios para modelar el líquido metasilicato de magnesio.
• La ecuación de Clausius-Clapeyron se integró para derivar la curva de fusión.

Principales resultados:

• El número de coordinación silicio-oxígeno en el líquido MgSiO3 aumenta casi linealmente de 4 a 6 en todo el rango de presión del manto.
• El contraste de densidad entre el MgSiO3 líquido y el cristalino disminuye significativamente con la presión, llegando a ser del 4% en el límite núcleo-manto.
• La temperatura de fusión calculada de MgSiO3 en el límite núcleo-manto es de 5400 ± 600 Kelvin.

Conclusiones:

• El líquido MgSiO3 sufre cambios estructurales y volumétricos significativos dentro del régimen de presión del manto terrestre.
• Los hallazgos proporcionan datos críticos para refinar los modelos geofísicos del interior de la Tierra y la formación planetaria.