Колосальний тиск і високі температури, що існують у надрах Землі, здавлюють атоми й електрони так, що вони починають взаємодіяти інакше, у результаті чого відбувається зміна стану матеріалів. Нові експерименти та розрахунки за допомогою суперкомп'ютера дозволили встановити, що оксид заліза (FeO) переходить у новий стан в умовах глибинних надр Землі.

FeO є складовою частиною другого найпоширенішого у нижній мантії Землі мінералу, феропериклазу, що містить оксид магнію та оксид заліза.

Імітуючи у лабораторії екстремальні умови, що існують у нижній мантії Землі, команда вчених із Carnegie Institution (США) вивчала електропровідність оксиду заліза при тиску у 1,4 мільйони разів вище атмосферного і при температурі до 2200 °С.  Був також використаний новий обчислювальний метод, що застосовується у фундаментальній фізиці для моделювання багатотільних взаємодій між електронами.  І теорія і експерименти підтвердили існування нового виду металізації FeO. На відміну від попередніх уявлень, оксид заліза перестає бути ізолятором (не володіє електропровідністю) і переходить у стан високопровідного металу при 690 000 атм і 1650 °С, але… без зміни структури.

Попередні дослідження передбачали, що металізація FeO пов'язана зі зміною його кристалічної структури. Це означало, що оксид заліза може бути як ізолятором, так і металом залежно від температури і тиску. При високих температурах атоми у кристалах оксиду заліза мають таку ж структуру, як кухонна сіль, NaCl, і  так само, як кухонна сіль, FeO у звичайних умовах є гарним ізолятором, тобто, не проводить електрику. Більш пізні вимірювання показали, що при високих тисках і температурах відбувається металізація FeO, але вважалося, що при цьому утвориться інша кристалічна структура.

Нові результати показують, що FeO металізується без яких-небудь змін у структурі і що для цього потрібна комбінація відповідної температури і тиску. Більше того, нова теорія стверджує, що стан електронів у цьому випадку відрізняється від такого для інших матеріалів, які металізуються.

Результати свідчать, що оксид заліза електропровідний у всьому діапазоні його знаходження у нижній мантії Землі.  Металева фаза повинна збільшувати електромагнітну взаємодію між рідким ядром і нижньою мантією, а це досить істотно для магнітного поля Землі, що генерується у зовнішньому ядрі, оскільки змінюється стан магнітного поля, переданого на поверхню Землі.

Той факт, що мінерал володіє абсолютно новими властивостями, які різко змінюються залежно від його місцезнаходження у межах Землі, є одним з головних відкриттів. Це змінює наше розуміння глибокої динаміки Землі і поведінки її магнітного поля, що захищає планету від згубного впливу космічних променів.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: sciteclibrary.ru