Физики помогли геологам объяснить электропроводность мантии

Иллюстрация эксперимента Kenji Ohta

Физики помогли геологам объяснить электропроводность мантии

Физики обнаружили, что оксид железа (II) FeO при высоких давлении и температуре проводит электрический ток - результат, крайне важный для геологов. Новые данные помогут объяснить неравномерное вращение нашей планеты. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters.

В рамках работы ученые поместили образец в камеру высокого давления с алмазными наковальнями (такие приборы используются для получения колоссального давления на микроскопических площадях). Параллельно образец разогревался лазерным лучом для достижения необходимой температуры. При этом исследователи замеряли проводимость образца, а также следили за его структурой с помощью рентгеновских лучей.

В результате им удалось определить, что при давлении в 700 тысяч атмосфер и температуре в 1600 градусов Цельсия оксид железа переходит в проводящее состояние. При этом строение самого материала остается примерно тем же, то есть не претерпевает резких изменений. По словам исследователей, изменение свойств оксида связано с реорганизацией спинов внутри материала - на это указало компьютерное моделирование процесса, которое ученые провели после эксперимента.

В работе установлено, что при увеличении давления до 1,4 миллиона атмосфер и температуры до 2200 градусов Цельсия проводимость сохраняется. По словам ученых, именно такие условия существуют в верхних слоях мантии Земли. При этом, согласно современным представлениям, мантия содержит до 9 процентов оксида железа.

Издание ScienceNOW сообщает, что новые результаты позволяют объяснить многие особенности вращения Земли. Согласно современным представлениям, ядро планеты и мантия вращаются, вообще говоря, с разными скоростями. Как следствие, ключевыми становятся трение и электромагнитное взаимодействие, поскольку создаваемое ядром поле действует на мантию.