Глубоко под ногами, в раскалённой мантии, железо ведёт двойную жизнь. Оно может быть двухвалентным или трёхвалентным — как монетка, которая ложится орлом или решкой. От того, какая сторона преобладает, зависит, сколько кислорода останется в каменной оболочке планеты, а сколько уйдёт в ядро. Но что происходит с железом, когда давление вырастает до миллионов атмосфер, оставалось загадкой.
Чтобы заглянуть в эти глубины, учёные взяли стёкла, похожие по составу на базальты и перидотиты, и обогатили их особым изотопом железа-57. Затем образцы сжали в алмазной наковальне (устройстве, где два алмаза давят на образец) до 174 гигапаскалей — это как если бы на ноготь поставили гору Эверест. С помощью синхротронного излучения (очень яркого рентгена) они следили за спектрами — своеобразными отпечатками, которые рассказывают о состоянии атомов железа.
Этот переход обратим: когда давление снимают, всё возвращается назад. Но пока оно есть, низкоспиновое двухвалентное железо становится более стабильным, и трёхвалентное железо начинает восстанавливаться до двухвалентного. В результате доля окисленного железа в мантии сначала растёт с глубиной, достигает максимума при давлении около 40 гигапаскалей, а затем падает.
Самое интересное, что этот пик совпадает с давлением, при котором, как считается, на молодой Земле происходило разделение ядра и мантии. Если бы давление было чуть ниже или выше, окисленность мантии оказалась бы иной. Возможно, именно это «золотое» давление подарило Земле уникальную химию, а с ней и условия для жизни.
Давление в 174 гигапаскаля, достигнутое в эксперименте, более чем в 1,7 миллиона раз превышает атмосферное. При таком давлении алмазные наковальни иногда взрываются, хотя образец меньше песчинки.
В романе «Свидание с Рамой» Артура Кларка инопланетный корабль имеет внутреннее строение, напоминающее планету с ядром и мантией, где давление и химия создают замкнутую экосистему.