Ученые из Университета Техаса в Остине обнаружили необычные атомные свойства у нижнего слоя земной мантии. По мнению авторов работы, опубликованной в журнале Nature Geoscience, полученные ими результаты должны заставить ученых пересмотреть существующий взгляд на процессы, проходящие в недрах нашей планеты.
Сотрудники Университета Техаса синтезировали различные соединения, используя наиболее распространенные в нижних слоях земной мантии вещества: кислород, кремний, магний и железо. Для синтеза они использовали алмазную наковальню – устройство из двух искусственных алмазов, которое позволяет создать на образце огромное давление. Ученые пытались сымитировать условия, которые, предположительно, существуют внутри Земли. Они применяли к полученным им материалам давление порядка 1,3 миллиона атмосфер и нагревали их до температуры около трех тысяч градусов по Цельсию в течение нескольких дней.
Затем ученые с помощью мощного источника рентгеновского излучения определяли, какие изменения произошли в структуре материалов. Они установили, что под воздействием давления электроны в некоторых атомах железа "спариваются". Предыдущие исследования показали, что в нижних слоях мантии существуют зоны, где большинство электронов находятся либо в "спаренном" состоянии, либо, напротив, в "неспаренном". В своей работе американские ученые впервые получили доказательства того, что в недрах Земли должны существовать зоны, где электроны находятся в "смешанном" состоянии.
От процента спаренных электронов в материале зависит его способность проводить тепло и электричество. Авторы исследования считают, что геофизикам придется пересмотреть основные закономерности, управляющими процессами в земных недрах. Состояние электронов в мантии также может оказывать влияние на скорость распространения сейсмических волн.