地球深部極端的高溫高壓使得金屬物質(zhì)內(nèi)部原子之間的距離被異常壓縮，導(dǎo)致這些金屬物質(zhì)表現(xiàn)出異常的特性。最新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算模擬的結(jié)果表明，氧化亞鐵(FeO)在下地幔的豐度值為第二位，同時(shí)也是鐵方鎂石的主要組成礦物，氧化亞鐵在如此超高溫超高壓環(huán)境中經(jīng)歷了一段奇特而又鮮為人知的轉(zhuǎn)變過(guò)程。這個(gè)最新發(fā)現(xiàn)將會(huì)改變?nèi)祟悓?duì)于地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)以及地磁場(chǎng)形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

鐵方鎂石的組成成分中含有鎂和鐵的氧化物?？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中成功地模擬出地幔與地核交界面的極端物理?xiàng)l件，即140萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、4 000℉，并在此條件下研究鐵氧化物的導(dǎo)電率。同時(shí)科學(xué)家們采用了一種新的基于基礎(chǔ)物理學(xué)的計(jì)算方式，對(duì)電子間的多體相互作用進(jìn)行綜合建模。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均預(yù)測(cè)出氧化亞鐵中將產(chǎn)生的一種新的金屬化現(xiàn)象。

與以往的認(rèn)識(shí)所不同，科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力、溫度到達(dá)69萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、3 000℉時(shí)，常溫常壓下是絕緣體的氧化亞鐵，竟然轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N超級(jí)導(dǎo)體，而其礦物結(jié)構(gòu)構(gòu)造并未發(fā)生改變!而先前人們普遍認(rèn)為，氧化亞鐵在發(fā)生金屬化的同時(shí)，其礦物晶格結(jié)構(gòu)必將發(fā)生改變。研究結(jié)果表明，氧化亞鐵既可以是一種絕緣體也可以是一種金屬導(dǎo)體，這取決于其所在環(huán)境的溫度和壓力。

科研團(tuán)隊(duì)中的科恩(Cohen)教授認(rèn)為，氧化亞鐵在下地幔的溫壓條件中是極好的導(dǎo)體，而其自身的結(jié)構(gòu)可以維持不變。氧化亞鐵的金屬化的相態(tài)將提高電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互作用，而地球外地核熔融金屬層的運(yùn)動(dòng)是地磁場(chǎng)產(chǎn)生的“引擎”。因此，人們對(duì)于地磁場(chǎng)從地球深部傳播到地球表面機(jī)制的認(rèn)識(shí)，將隨著本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而發(fā)生轉(zhuǎn)變。

科恩教授強(qiáng)調(diào)，一種礦物的性質(zhì)發(fā)生巨大的改變，主要取決于其物質(zhì)成分以及礦物在地球中所處的位置。