Un gruppo di ricerca internazionale con il Dr. Longjian Xie dell'Istituto bavarese di ricerca di geochimica e geofisica sperimentale (BGI) dell'Università di Bayreuth è riuscito per la prima volta a misurare la viscosità che i solidi fusi mostrano alle condizioni di pressione e temperatura che si trovano nel mantello terrestre inferiore. I dati ottenuti supportano l'ipotesi che uno strato roccioso arricchito di bridgmanite si sia formato durante la prima storia della terra a una profondità di circa 1, 000 chilometri—al confine con il mantello superiore. Inoltre, i dati forniscono anche indicazioni che il mantello inferiore contiene serbatoi più grandi di materiali che hanno avuto origine in un primo oceano di magma e sono rimasti invariati fino ad oggi. I ricercatori hanno presentato i loro risultati sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla natura .

Per le misurazioni della viscosità, gli scienziati hanno usato un elemento riscaldante che hanno sviluppato, a base di un diamante drogato con boro e quindi elettricamente conduttivo. Per esempio, sono stati in grado di esaminare campioni di materiale in una pressa multi-incudine a pressioni fino a 30 giga-pascal e a temperature di quasi 3, 000 gradi Celsius, cioè in condizioni simili a quelle prevalenti nel mantello inferiore della terra primitiva. I campioni sono stati selezionati per composizione simile ai principali minerali presenti nel mantello inferiore. Utilizzando una fotocamera super veloce (1000 fotogrammi/secondo), sono stati osservati i processi di fusione che avvengono nella pressa multi-incudine, ed è stata misurata la viscosità del materiale fuso.

I dati ottenuti si sono rivelati particolarmente rivelatori per quanto riguarda il magma oceanico, da cui si è formato il mantello terrestre nel corso della storia della terra. Sulla base delle loro misurazioni della viscosità, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che la cristallizzazione dell'oceano di magma dipendeva in gran parte dal livello di pressione. Ciò ha provocato una cosiddetta cristallizzazione frazionata ad una profondità di circa 1, 000 chilometri. "I nostri dati di misurazione supportano l'ipotesi che uno strato roccioso contenente un'elevata percentuale di bridgmanite minerale si sia formato a questa profondità a causa dei processi di cristallizzazione. Questo strato potrebbe essere responsabile dell'elevata viscosità osservata a questa profondità in precedenti indagini geofisiche, " spiega il dottor Longjian Xie, un ricercatore post-dottorato presso BGI e autore principale dello studio ora pubblicato. Gli altri membri del team internazionale di autori stanno lavorando in Giappone, all'Università di Okayama e il sincrotrone elettronico Spring-8, e in Francia presso l'Université Clermont Auvergne e il sincrotrone SOLEIL a Saint Aubin.