Электричество в мантии меняет скорость вращения Земли

Геофизики давно пытаются разобраться в сложностях вращения Земли. Очевидно, что главным "виновником" неравномерности и появления временных флуктуаций является довольно сложное взаимодействие твердого железного ядра планеты, ее расплавленного внешнего слоя и размягченного высокой температурой скального вещества земной мантии. Все эти слои движутся с немного разными скоростями, причем под действием сил трения эти различия со временем уменьшаются, влияя на скорость вращения нашей планеты. Однако дело в том, что расчетные флуктуации не совпадали с реальными. Синхронности удавалось добиться только при условии, что в мантии есть собственное магнитное поле. Это означало, что в веществе мантии гуляют электрические токи, однако этого не могло быть, потому что она состоит из непроводящих материалов.

Теперь загадка разгадана. Группа японских геофизиков из Университета Осаки решила проверить некую экзотическую гипотезу, высказанную еще в восьмидесятых годах прошлого столетия. Согласно ей, магнетит или закись железа FeO, из которого на 9% состоит земная мантия, материал, в обычных условиях электрического тока не проводящий, при высоких температурах может стать проводником, если на него подействовать ударной волной. При этих условиях ударная волна может приблизить друг к другу атомы кислорода и железа в молекуле магнетита, позволив электронам свободно перескакивать с атома на атом. Ученые нагрели диск магнетита до 1600 градусов Цельсия и сжали его в алмазной наковальне до давления 700 000 атмосфер – и минерал стал проводить электрический ток так же хорошо, как и металл. Магнетит оставался проводником при температуре 2200 градусов и давлении в 1,4 миллиона атмосфер, что соответствует условиям в земной мантии, а также температуре в 3430 градусов, существующей на границе между мантией и ядром.

Что любопытно, эксперимент подтвердил не саму гипотезу, а только ее выводы. Как показала компьютерная симуляция процесса, причина перехода магнетита в проводящее состояние оказалась не столько в сближении атомов, сколько в сложной игре электронов, флуктуирующих между магнитным и немагнитным состоянием. По расчетам ученых, 9% содержания магнетита в мантии достаточно для того, чтобы вся она стала проводить ток.