Железният оксид може да действа като проводник на топлина от земното ядро, влияейки на тектоничните и вулканичните дейности на повърхността. Това откритие хвърля светлина върху свойствата на дълбоката мантия и въздействието им върху Земята.
Екип от учени е открил, че железният монооксид играе решаваща роля в провеждането на топлина от земното ядро към повърхността, оказвайки влияние върху тектоничните движения и вулканичната дейност.
Уникалните свойства на този минерал, установени при екстремни условия, са ключови за разбирането на вътрешната топлинна динамика на Земята и нейното въздействие върху повърхността.
Откриване на ролята на железният монооксид в топлопроводимостта
Учените от Националната лаборатория за изследване на силни магнитни полета използват опита си в областта на електронните свойства на материалите, за да се справят с една загадка дълбоко в Земята.
Изследователският екип, ръководен от асистента Дейвид Хо (David Ho) и професора по физика от Държавния университет на Флорида Влад Добросавлевич (Vlad Dobrosavljevic), е разкрил как един минерал може да помогне за провеждането на топлината от земното ядро нагоре към повърхността.
"При екстремни условия се случват неща, които не се очакват, и това е пример за екстремни условия", казва Добросавлевич.
Разкриване на ефектите на екстремните условия
Колкото по-надолу се движим от повърхността на Земята през полутвърдата мантия към течното външно ядро, толкова по-екстремни стават условията. Температурите се покачват до около половината от температурата на повърхността на Слънцето, а налягането се повишава до нива, 1200 пъти по-високи от най-дълбоките океански дълбочини.
Именно при тези условия екипът открива необичайни свойства на железния монооксид - минерал, за който се смята, че е в изобилие на някои места по границата между мантията и ядрото.
"Тези свойства се различават в сравнение с всички останали минерали, за които знаем, че съществуват дълбоко под земята", коментира Хо.
Екстремни условия вътре в Земята. Кредит: Living with Tectonic Hazards; Nicholas Wong
Използвайки геоложки данни и теоретично моделиране, изследователите установяват, че близо до границата между мантията и външното ядро на Земята железният монооксид навлиза в т.нар. квантово критично състояние, при което има свойства както на изолатор, така и на проводник.
"Преходната зона между мантията и ядрото е мястото, където това се случва", посочва Хо. "Това може да осигури възможност за отделяне на топлина от ядрото и да си проправи път нагоре през мантията към повърхността".
Последици от преноса на топлина с помощта на железен оксид
Изследователите смятат, че железният монооксид може да служи като своеобразна преграда между земното ядро и мантията. Това е изключително важно откритие, тъй като когато тази врата се отвори и топлината излезе навън, това може да повлияе на живота на повърхността.
"Ако стигне до повърхността, тя може да предизвика тектонични движения, вулкани, земетресения, както и да повлияе на магнитното поле на Земята", обяснява Добросавлевич.
"Има топлинни потоци, които идват от границата между ядрото и мантията към повърхността точно под Хаваите. И ние смятаме, че това се дължи на тези региони от железен монооксид с размерите на планина, които провеждат достатъчно, за да позволят на топлината да излезе и да предизвика вулкан", пояснява професорът.
Изригване на лава от вулкана Килауеа в Националния парк "Хавайски вулкани". Кредит: PickPik
Изследователският екип смята, че тези открития са от решаващо значение за разбирането на свойствата на дълбоката мантия на Земята и нейното въздействие върху планетата.
"При някои екстремни условия се получават наистина големи изненади, при които дори при много високи температури може да се разкрият квантови ефекти", посочва Добросавлевич, "Според нас налягането е ключов фактор, който прави това възможно при по-високи температури."
Свързване на физиката и планетарната наука
Добросавлевич започва анализа на железния оксид, работейки със сина си Василие, физик по минерали в Научния институт "Карнеги", който преди това е защитил докторска степен в Калтех. Василие Добросавлевич изучава връзките между физичните свойства в атомен мащаб и геофизичните процеси в планетарен мащаб.
"Разбрахме, че заедно с изследователската група от Калтех физичните проблеми и въпроси, които сме изучавали в областта на физиката на твърдото тяло в MagLab, могат да бъдат приложени за изучаване на свойствата на материалите дълбоко в земята", разказва Влад Добросавлевич. "Земята е просто една гигантска физическа система."
Откритията са публикувани наскоро в Nature Communications и са отразени в раздела "Новини и мнения" на Nature Physics. Сега екипът се насочва към нови въпроси, повдигнати от изследването, работейки за по-точното изучаване на екзотичните свойства на железния монооксид и какво могат да означават те за всички нас тук, над земната повърхност.
"Все още не знаем много за това, което се случва вътре в Земята, точно на тези дълбочини, при тези налягания и температури между ядрото и мантията", споделя Добросавлевич.
Ако използваме най-съвременните физични методи за изследване на тези екстремни дълбочини, налягания и температури, кой знае какви други изненади ни очакват.
Справка: “Quantum critical phase of FeO spans conditions of Earth’s lower mantle” by Wai-Ga D. Ho, Peng Zhang, Kristjan Haule, Jennifer M. Jackson, Vladimir Dobrosavljević and Vasilije V. Dobrosavljevic, 24 April 2024, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-024-47489-w; https://arxiv.org/pdf/2301.04777
Източник: Iron Monoxide: The Hidden Force Heating Our Planet , National High Magnetic Field Laboratory
Още по темата
Земята
Циркони на 165 милиона години от Великденския остров противоречат на тектониката на плочите
Земята
От ядрото на Земята изтича изотоп на хелия
Земята
Гъбообразен гигантски поток от нажежени скали може би разцепва Африка на две
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари