El Ferropericlase Un Nuevo Mineral de la Tierra

Un nuevo tipo de metal en las profundidades de la Tierra

Las aplastantes presiones e intensas temperaturas en las profundidades del interior de la Tierra hace que se aprieten los átomos y los electrones, juntándolos tanto que interactúan de manera muy diferente que en la superficie. A esa profundidad cambian los materiales. 

Los nuevos experimentos y cálculos de superordenador han descubierto que el óxido de hierro, en tales condiciones, está sometido a un nuevo tipo de transición. El óxido de hierro (FeO), es el componente del segundo mineral más abundante del manto inferior de la Tierra, el ferropericlase. Este hallazgo, publicado en Physical Review Letters, podría alterar nuestra comprensión de la dinámica profunda de la Tierra y del comportamiento del campo magnético, que protege a nuestro planeta de los dañinos rayos cósmicos.

El ferropericlase contiene magnesio y óxido de hierro. Para imitar unas condiciones tan extremas en el laboratorio, el equipo, del que formaba parte Ronald Cohen, del Laboratorio Geofísico de Carnegie, estudió la conductividad eléctrica del óxido de hierro a presiones y temperaturas de hasta 1,4 millones de veces la presión atmosférica y a 2.204°C, a la par con las condiciones de la frontera entre el núcleo y el manto. También utilizaron un nuevo método de cálculo que utiliza sólo la física fundamental para modelar las complejas interacciones entre los electrones de muchos cuerpos. Tanto la teoría como los experimentos predicen un nuevo tipo de metalización de FeO.

Los compuestos suelen atravesar cambios estructurales, químicos, electrónicos y de otras clases bajo tales extremos. Al contrario de lo que antes se pensaba, el óxido de hierro pasó de un estado de aislamiento (sin conducción eléctrica) a convertirse en un metal altamente conductor a 690.000 atmósferas y a 1.649°C, pero sin cambios en su estructura. En estudios anteriores se asumía que la metalización del FeO estaba asociado con un cambio en su estructura cristalina. Este resultado significa que el óxido de hierro puede ser tanto un aislante como un metal, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión.

“En altas temperaturas, los átomos de los cristales de óxido de hierro están dispuestos en la misma estructura que la sal de mesa común, NaCl”, explicó Cohen. “Y al igual que la sal de mesa, en condiciones ambientales el FeO es un buen aislante, no conduce la electricidad. En antiguas medidas ya mostraron la metalización del FeO en altas presiones y temperaturas, pero se pensaba que tenía forma de estructura cristalina. Nuestros nuevos resultados muestran, en cambio, que el FeO metaliza sin ningún cambio en su estructura y que se necesita la temperatura y la presión combinada. Además, nuestra teoría muestra que, la forma en que se comportan los electrones para hacerlo metálico, es diferente de otros materiales que se convierten en metálicos.”

“Estos resultados sugieren que el óxido de hierro conduce todo un rango de estabilidad en el manto inferior de la Tierra”, continúa Cohen: “La fase metálica mejoraría la interacción electromagnética entre el núcleo  líquido y el manto inferior. Esto tiene repercusiones en el campo magnético de la Tierra, el cual se genera por el núcleo externo. Cambiaría la forma en que se propaga el campo magnético en la superficie terrestre, debido a que proporciona un acoplamiento magnetomecánico entre el manto y el núcleo de la Tierra.”

“El hecho de que un mineral tenga propiedades que difieran tan enteramente, dependiendo de su composición y de dónde encuentra dentro de la Tierra, es un gran descubrimiento”, concluyó el director de Laboratorio Geofísico, Russell Hemley.