由愛媛大學(除東京工業大學、東京大學等)助理教授西雅之領導的研究小組發現,具有由鐵、水和氧組成的新晶體結構的氫氧化鐵在地幔深處的超高溫高壓環境,世界首次揭示了它的存在。研究成果發表在國際科學期刊《自然》(網絡版)上。
據估計,地球內部可以儲存的水量是地球表面海水的幾倍。水與地球表面的岩石發生反應,形成含水礦物,板塊的俯衝將其輸送到地球深處的地幔(30 至 2,900 公里深)。然而,負責水運輸的氫氧化鐵(一種含水礦物)在 1,900 個大氣壓下脫水和分解,相當於 80 公里的深度,據說水無法運輸到更深的深度。
此次,課題組利用K計算機等超級計算機進行基於量子力學的理論計算,預測出氫氧化鐵在80萬大氣壓左右不會分解,而是會變成黃鐵礦(pyrite)型的晶體結構。使用大型輻射設施SPring-8的超高壓發生器,氫氧化鐵受到相當於地幔深處的高壓,證明了理論上預測的晶體結構變化和結構中氫的存在.
這一結果是一項顛覆傳統理論的發現,即氫氧化鐵在地幔深處脫水分解,有望闡明水在地幔深處的作用和循環。此次展示的具有新結構的氫氧化鐵,即使在地幔與地核交界處的高壓、地球深處水的大循環和地幔上升流(羽流)下,也很可能穩定存在在地幔核心邊界處。據認為,它將極大地影響地球深處的物質組成和運動,例如水的出現和水在鐵水中的溶解,鐵水是地幔的主要物質。地球的核心。
論文信息:[自然] FeOOH的黃鐵礦型高壓形態