地球深部金屬物質(zhì)特性新發(fā)現(xiàn)

地球深部極端的高溫高壓使得金屬物質(zhì)內(nèi)部原子之間的距離被異常壓縮，導致這些金屬物質(zhì)表現(xiàn)出異常的特性。最新的實驗數(shù)據(jù)以及超級計算機計算模擬的結(jié)果表明，氧化亞鐵(FeO)在下地幔的豐度值為第二位，同時也是鐵方鎂石的主要組成礦物，氧化亞鐵在如此超高溫超高壓環(huán)境中經(jīng)歷了一段奇特而又鮮為人知的轉(zhuǎn)變過程。這個最新發(fā)現(xiàn)將會改變?nèi)祟悓τ诘厍騼?nèi)部動力學以及地磁場形成機制的認識。

鐵方鎂石的組成成分中含有鎂和鐵的氧化物?？茖W家在實驗室中成功地模擬出地幔與地核交界面的極端物理條件，即140萬個標準大氣壓、4 000℉，并在此條件下研究鐵氧化物的導電率。同時科學家們采用了一種新的基于基礎物理學的計算方式，對電子間的多體相互作用進行綜合建模。理論與實驗結(jié)果均預測出氧化亞鐵中將產(chǎn)生的一種新的金屬化現(xiàn)象。

與以往的認識所不同，科學家們通過實驗發(fā)現(xiàn)，當壓力、溫度到達69萬個標準大氣壓、3 000℉時，常溫常壓下是絕緣體的氧化亞鐵，竟然轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N超級導體，而其礦物結(jié)構構造并未發(fā)生改變!而先前人們普遍認為，氧化亞鐵在發(fā)生金屬化的同時，其礦物晶格結(jié)構必將發(fā)生改變。研究結(jié)果表明，氧化亞鐵既可以是一種絕緣體也可以是一種金屬導體，這取決于其所在環(huán)境的溫度和壓力。

科研團隊中的科恩(Cohen)教授認為，氧化亞鐵在下地幔的溫壓條件中是極好的導體，而其自身的結(jié)構可以維持不變。氧化亞鐵的金屬化的相態(tài)將提高電場與磁場之間的相互作用，而地球外地核熔融金屬層的運動是地磁場產(chǎn)生的“引擎”。因此，人們對于地磁場從地球深部傳播到地球表面機制的認識，將隨著本次實驗的結(jié)果而發(fā)生轉(zhuǎn)變。

科恩教授強調(diào)，一種礦物的性質(zhì)發(fā)生巨大的改變，主要取決于其物質(zhì)成分以及礦物在地球中所處的位置。