Het mineraal ijzer(II)oxide, dat in ruime mate aanwezig is in de aardmantel, kan zich als metaal gedragen, zonder van structuur te veranderen. Die bevinding zet de geofysica onder druk en biedt hoop voor de zoektocht naar leefbare exoplaneten.
Onder omstandigheden die lijken op die in de binnenmantel van de aarde, verandert ijzer(II)oxide (FeO) van een isolator in een goed geleidend metaal. Dat ontdekten geofysici in Japan, door ijzer(II)oxide tussen twee diamanten samen te persen tot een druk die 690.000 keer hoger is dan op zeeniveau. Tegelijkertijd verwarmden ze de stof met een laser tot zo’n 1650°C.
Opmerkelijk was dat de verandering in geleiding optrad zonder dat de kristalstructuur van het materiaal veranderde. ‘Dat is nog nooit vertoond en we hielden het niet voor mogelijk’, zegt geofysicus Ronald Cohen van het Amerikaanse Carnegie Institute for Science.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Cohen ontwikkelde een theoretisch model en voorspelde daarmee het fenomeen dat de Japanse fysici toevallig tegelijkertijd aanschouwden in het lab. De Japanse en Amerikaanse onderzoekers schreven daar gezamenlijk een artikel over. Dat verschijnt in het tijdschrift Physical Review Letters, waarschijnlijk in januari 2012.
De geleidende binnenmantel van de aarde beïnvloedt het magnetisch veld dat in de vloeibare aardkern tot stand komt. Bron: Michelle.
Bescherming
Omdat de hoge temperatuur en druk die de onderzoekers toepasten vergelijkbaar zijn met de toestand van de aardse binnenmantel, denken ze dat ijzer(II)oxide daar ook een geleider is. Bovendien zou hetzelfde principe kunnen gelden voor andere mineralen in de binnenmantel. Dat betekent dat de mantel gedeeltelijk geleidend is en het magnetisch veld, dat in de kern wordt opgewekt, beïnvloedt. Metingen aan het magnetisch veld, die geofysici op de aardkorst verrichten, zijn daarom geen zuivere afspiegeling van de dynamiek in de vloeibare aardkern, zoals tot nu toe werd aangenomen. ‘De nieuwe bevindingen vereisen aanpassingen aan de huidige geofysische meetmodellen’, zegt Sabine Stanley, hoogleraar geofysica aan de universiteit van Toronto.
Maar Stanley vindt het nieuws ook spannend voor een andere tak van wetenschap, de jacht op leefbare exoplaneten. Het magnetisch veld van een planeet beschermt eventuele bewoners voor schadelijke ioniserende straling van een ster. Nu blijkt dat ook vaste mineralen kunnen bijdragen aan dat magnetisch veld zijn er mogelijk meer planeten die leven kunnen huisvesten.
Marieke Buijs
