公海710 线路|官网_欢迎您

您现在所在的位置:公海710 线路>>科技动态
科学网:科学家首次发现地球内部超离子态矿物相
发布时间:2021-03-17 19:51

北京高压科学研究中心研究员胡清扬、DuckyoungKim和刘锦团队利用理论计算和实验相结合的方法,首次发现地球深部的含水矿物——羟基氧化铁(FeO2H)会在约75万个大气压、1500摄氏度以上时进入超离子态,而这个温度和压力范围覆盖了下地幔深部的大部分区域。相关工作近期发表于《自然—地球科学》。

水在极端高温高压条件下会进入超离子态。在地球内部高温高压环境下,氢原子能否在复杂的含水矿物晶格中自由流动而形成超离子态?

研究团队首先通过理论计算,发现在超离子态下,自由移动的氢离子会导致FeO2H的电导率在相变点突然增加。随后通过高温高压下的电导率测量,发现在100~121万个大气压下,当FeO2Hx被加热到1500~1700摄氏度时,其电导率增大了两倍。高温促使氢离子像自由电子一样在FeO2晶格中自由移动,从而使电导率急剧增加。电导率的突变是超离子态最直接最强有力的证据,因此研究人员认为FeO2Hx在此温度压力条件下进入了超离子态。

FeO2H是地幔深部首个被发现的超离子态含水矿物。传统认为受制于固体相的高黏性,地幔对流是很慢的,地幔内部活动通常以万年甚至百万年为单位。超离子态氢类似于液体,在高温下能进行高速扩散运动。它不但能快速传递热能,同时由于氢具有质量,因而也是物质传输的载体。这一发现将使得地幔对流速率比以往提升数个数量级,并对于地球内部的物质和能量循环产生巨大改变。

Baidu
sogou