Raudoksiidi üllatav käitumine Maa sisemuses aitab mõista magnetvälja
Toimetas Kärt Rebane Sügaval Maa sees on kõrged temperatuurid ja purustavad surved, mis pigistavad aatomeid ja elektrone nii tugevalt kokku, et nad hakkavad käituma hoopis teisiti. Katsed ja arvutused näitavad, et FeO ehk raudoksiid teeb sügaval Maa põues läbi suured muutused, mis aitab meil paremini mõista ka Maa magnetvälja toimimist.FeO on koostisosaks mineraalile, mida leidub rohkesti Maa sügavamas vahevöös. Vahevöö sisaldab nimelt palju nii magneesium- kui raudoksiidi. Ronald Cohen Carnegie geofüüsika laborist tahtis koos oma meeskonnaga Maa sisemuse tingimusi järele aimata. Selleks uurisid nad raudoksiidi elektrijuhtivust rõhu all, mis on atmosfääri omast 1,4 miljonit korda kõrgem ning temperatuur oli 4000° Fahrenheidi järgi. (See teeb Celsiuse skaalal umbes 2200 kraadi – toim). See on samaväärne Maa põue temperatuuri ja rõhuga. Teadlased kasutasid ka uut arvutamismeetodit, mis tarvitab vaid põhifüüsikat, et teha mudel elektronide komplekssetest vastasmõjudest.Nii teooria kui katse näitavad, et FeO ehk raudoksiid metalliseerub meie jaoks täiesti uut moodi.  Äärmuslikes tingimustes teevad ühendid tavaliselt läbi strukturaalsed, keemilised ja elektroonilised muutused. Tingimustel, kus temperatuur oli 3000°F (1650°C – toim) ja rõhk oli 690 000 atmosfääri, muutus FeO elektrit juhtimatust materjalist heaks elektrijuhiks, ent tema struktuur ei muutunud. Varem arvati, et raudoksiidi metalliseerumine on seotud muutustega tema kristalses struktuuris. See tulemus aga tähendab, et raudoksiid võib olla nii metall kui isoleerija, olenevalt temperatuuri ja rõhu tingimustest.  “Kõrgete temperatuuride juures on raudoksiidi kristallide struktuur samasugune nagu tavalise lauasoola naatriumkloriidi oma,” seletas Cohen. “Nagu lauasoolgi, on raudoksiid ümbritsevate tingimuste juures hea isolaator – ta ei juhi elektrit. Varasemad mõõtmised näitasid, et raudoksiid metalliseerub kõrge rõhu ja temperatuuri puhul, ent siis arvati, et moodustub uus kristallstruktuur. Uued tulemused näitavad aga, et raudoksiid metalliseerub ilma, et tema struktuuris toimuks mingisuguseidki muutuseid ning et on vaja rakendada korraga nii kõrget rõhku kui temperatuuri. Peale selle, meie teooria kohaselt on elektronide käitumine, mis raudoksiidi metalliliseks muudab, hoopis erinev sellest, kuidas elektronid käituvad teistes metalliseerunud materjalides,” rääkis Cohen.  “Need tulemused annavad mõista, et raudoksiid juhib elektrit kogu oma stabiilsusulatuses Maa sügavamas vahevöös,” jätkas Cohen. “Metalne faas tõstab elektromagnetilist vastasmõju vedela tuuma ja sügavama vahevöö vahel. Sellel on järelmid Maa magnetväljale, mis tekib välistuumas. See mõjutab seda, kuidas magnetväli Maa pinnale levib, sest see ühendab magnetomehaaniliselt Maa tuuma ja vahevööd,” sõnas ta.  “Fakt, et ühel mineraalil on omadused, mis erinevad nii palju – olenevalt oma koosseisust ja sellest, kus ta Maa sees paikneb – on vägev avastus,” võttis asja kokku geofüüsika labori juhataja Russell Hemley.Vaata veel: New kind of metal in the deep Earth: Iron oxide undergoes transition under intense pressures and temperatures (Science Daily)
