El óxido de hierro se metaliza sin mostrar cambios en su estructura, lo que influye en el campo magnético
Científicos del Instituto Carnegie para la Ciencia descubrieron que uno de los componentes del centro de la Tierra experimenta cambios inusuales.
El óxido de hierro (FeO) fue sometido en laboratorio a condiciones similares a las que existen allá donde las capas más internas del planeta se conectan, y su comportamiento fue soprendente: la estructura del metal no cambió.
Los científicos sometieron al material a una presión equivalente a 1.4 millones de veces la presión atmosférica a nivel del mar, y a temperaturas de 2,200 grados centígrados. Entonces, cambia sus propiedades conductoras de la electricidad sin ninguna consecuencia en su estructura, y puede ser conductor o aislante dependiendo exclusivamente de la temperatura y la presión.
A pesar de que los cambios en las propiedades de muchos metales son comunes si son sometidos a presiones o temperaturas extraordinarias, suelen venir acompañados de un cambio de estructura. Este cambio puede verse reflejado en cómo los átomos siguen patrones de ciertos cristales para ordenarse, o incluso en la disposición de las partículas subatómicas que rodean el núcleo; sin embargo, el óxido de hierro se metaliza sin ningún cambio de estructura, aunque se requiere una combinación de temperatura y presión. Además, la forma en la que se comportan los electrones para hacerlo metálico es distinta a la de otros materiales que tienen esta propiedad.
«A altas temperaturas, los átomos en los cristales de óxido de hierro se ordenan con la misma estructura que la sal de mesa«, señala Ronald Cohen, coautor del estudio. «Al igual que la sal de mesa, el óxido de hierro es un buen aislante a temperatura ambiente, no conduce la electricidad», agrega.
El manto terrestre, la parte sólida externa al núcleo, está compuesta por una mezcla de magnesio y óxido de hierro. El hecho de que el óxido se comporte como un metal significa que conecta electrónicamente el núcleo y el manto, afectando la forma en la que el campo magnético llega a la superficie de la Tierra y más allá, indica el estudio, que aparecerá en Physical Review Letters.
Conocer las características de este nuevo tipo de metal contribuye al entendimiento, incompleto, que se tiene del centro de nuestro planeta, distante unos 3,000 kilómetros por debajo del nivel del mar. Llegar a ese lugar es hasta el momento imposible debido al drástico incremento en la temperatura y la presión a medida que se avanza. Lo más profundo que se ha conseguido penetrar son 12 kilómetros, apenas 0.2% del camino. Es por eso que los experimentos deben llevarse a cabo en ambientes controlados que imaginan cómo son las condiciones allá abajo.
Los componentes químicos de los metales en el interior de la Tierra provocan un comportamiento magnético vital para la vida en la superficie; es herramienta de navegación al servir como guía para las abejas, tortugas marinas y decenas de especies de pájaros y mariposas en sus largas migraciones, y es una barrera contra la radiación y del viento solar. Imagen: Calvin J. Hamilton