Het diepste deel van de aardmantel zit kristallografisch anders in elkaar dan men dacht. Bij de heersende drukken wordt het ijzer uit het perovskiet geperst en krijg je een tweefasensysteem van ijzervrij perovskiet en een tot nu toe onbekend ijzerrijk mineraal, blijkt uit laboratoriumexperimenten die deze week in Science worden beschreven.

Vast staat dat die ondermantel, die om de vloeibare kern heen zit, is opgebouwd uit magnesium, ijzer, silicium en zuurstof. Tot nu toe werd aangenomen dat die vier elementen allemaal in hetzelfde mineraal zaten: een soort ferromagnesiasilicaat, samengevat als (Mg,Fe)SiO₃, met een orthorhombische perovskietstructuur. Die structuur zou onveranderlijk moeten zijn over de hele dikte van de mantel, zonder zich iets aan te trekken van de temperatuur en druk die steeds verder oplopen naarmate je dichter bij de kern komt.

Voorlopig is het onmogelijk om het ter plekke te bekijken, maar inmiddels beschikken we wel over lab-apparatuur waarmee je die temperaturen en drukken kunt nabootsen: diamanten aambeelden voor de drukopbouw, lasers voor de temperatuur en röntgendiffractie-apparatuur om te volgen wat er met de kristalstructuur gebeurt.

In een hogedruklab in Shanghai hebben ze (Mg_0,85Fe_0,15)SiO₃ nu onderworpen aan de ongeveer 100 gigapascal en 2.400 kelvin die je op zo’n 2.000 kilometer diepte kunt verwachten. En perovskietstructuren kunnen veel hebben, maar onder deze omstandigheden wordt het spul instabiel. Je krijgt een fasenscheiding: er ontstaat een ander perovskiet waar vrijwel geen ijzer meer in zit, en iets anders waar juist veel méér ijzer in zit.

Die laatste fase wordt voorlopig aangeduid als H-fase. De kristalstructuur is hexagonaal en de samenstelling lijkt ongeveer (Mg_0,6Fe_0,4)SiO₃ te zijn, maar hoe het kristal precies in elkaar zit is nog onduidelijk.

Het zou onder meer moeten betekenen dat de seismologie van die diepe aardlagen óók anders werkt dan men tot nu toe dacht. Waarbij de onderzoekers niet uitsluiten dat er nog meer onbekende kristalvormen opduiken naarmate jenog dichter bij de kern komt.

bron: Science, Carnegie Institution