Глубоко в Земле содержится новый вид металла

Сокрушительное давление и интенсивные температуры глубоко внутри Земли сжимают атомы и электроны настолько близко, что они начинают взаимодействовать иначе.

Новые эксперименты и вычисления с помощью суперкомпьютеров установили, что оксид железа подвержен новому виду переходного состояния глубоко под землей.

Оксид железа (FeO) является компонентом второго по распространенности минерала в нижней мантии Земли — ферропериклаза.

Открытие, опубликованное в издании Physical Review Letters, способно изменить наше понимание динамики на глубине Земли и поведения защитного магнитного поля, которое защищает нашу планету от разрушительных космических лучей.

Ферропериклаз содержит магний и оксид железа. Подражая чрезвычайным условиям в лаборатории, ученые, включая соавтора Рональда Когена из геофизической лаборатории Карнеги, исследовали электропроводимость оксида железа в условиях давления, превышающего нормальное атмосферное в 1,4 млн раз, и температуры порядка 4000 градусов по Фаренгейту. Также был задействован новый вычислительный метод, использующий только фундаментальную физику, для моделирования сложных взаимодействий между электронами. Теория и эксперименты прогнозируют новый вид металлизации FeO.

Обычно компоненты подвергаются структурным, химическим, электронным и другим изменениям в таких условиях. Вопреки более ранним предположениям оксид железа из изолированного (неэлектропроводного) состояния при давлении в 690000 атмосфер и температуре 3000 градусов по Фаренгейту стал высокопроводящим металлом без изменений в структуре.

Предыдущие исследования предположили, что металлизация FeO связана с изменением его кристаллической структуры. Этот результат означает, что оксид железа может быть и изолятором, и металлом в зависимости от давления и температуры.

«При высокой температуре атомы в кристаллах оксида железа сформированы с той же структурой, что и обычная поваренная соль NaCl», пояснил Коген. «Точно как соль, FeO в обычных условиях — хороший изолятор, не проводящий электричество. Прежние измерения показали металлизацию FeO при высоких давлении и температуре, однако считалось, что меняется и кристаллическая структура. Но мы выяснили, что это не так, и кроме того, наша теория показала, что то, как электроны ведут себя в процессе металлизации, отличается от процесса металлизации других материалов».

Результаты подразумевают, что оксид железа в нижней мантии Земли является стабильно электропроводящим, считает Коген. Металлическое состояние увеличивает электромагнитное взаимодействие между жидким ядром и нижней мантией. Это имеет значение для магнитного поля планеты, производимого внешним ядром.

«Главное открытие заключается в том, что минерал в зависимости от того, где он расположен в пределах Земли, обладает различными свойствами», добавил в заключение руководитель Геофизической лаборатории доктор Рассел Хемли.

20.12.2011


Подписаться в Telegram



Экология

ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%
ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12%

Новый вид шламового биотоплива разработал...

MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах
MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах

Новый метод обнаружения пластикового мусора на...

Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно

Многие виды европейских лесных растений переме...

STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных

Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с...

Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев

Защитники окружающей среды, исследователи, фер...

В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов
В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов

Способ утилизации топочных газов на предп...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Cancer: Открыта связь между конкретными пестицидами и смертельным раком простаты
Cancer: Открыта связь между конкретными пестицидами и смертельным раком простаты
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат