Un nouveau métal dans les profondeurs de la Terre

Des chercheurs du laboratoire de géophysique de l’Institut Carnegie ont étudié le ferropériclase, minéral le plus abondant du manteau inférieur terrestre qui contient à la fois du magnésium et de l’oxyde de fer (FeO). Ils ont fait une découverte étonnante, publiée prochainement dans les Physical Review Letters, qui pourrait modifier notre compréhension du comportement du champ magnétique terrestre, bouclier protégeant notre planète des rayons cosmiques.
Structure de la Terre : 1. croûte continentale, 2. croûte océanique, 3. Manteau supérieur, 4. Manteau inférieur, 5. noyau externe, 6. noyau interne. Wikicommons

Pour comprendre les phénomènes se déroulant dans les profondeurs de la Terre, l’équipe de recherche a étudié la conductivité électrique de l'oxyde de fer à des pressions allant jusqu'à 1,4 million de fois la pression atmosphérique et à des températures dépassant 2000°c. Sous ces conditions, les composés subissent généralement des changements structurels, chimiques ou électroniques. Mais contrairement à ce qui était prévu, l'oxyde de fer est passé d'un état d’isolant (non conducteur électrique) à un métal hautement conducteur sans changement de sa structure cristalline.

Des études antérieures laissaient penser que seul un changement de la structure du FeO pouvait expliquer ce changement d’état. « A haute température, les atomes dans les cristaux d'oxyde de fer sont disposés selon la même structure que celle du Nacl dans le sel de table » explique Ronald Cohen, principal auteur de l’étude. « Tout comme le sel, l’oxyde de fer à température ambiante est un bon isolant mais nos études montrent qu’il devient métallique [conducteur] sans aucun changement dans sa structure avec une forte pression et une température élevée ».

Cette découverte a des implications pour la compréhension du champ magnétique terrestre, généré par le noyau mais sous l’influence des phénomènes qui se déroulent autour, dans le manteau inférieur. Plus généralement « le fait qu’un minéral a des propriétés si différentes en fonction de sa position sous Terre est une découverte majeure » conclut le directeur du Laboratoire, Russell Hemley.