水氧化还原揭示地幔深部化学新世界

 
 
水氧化还原展现地幔深部化学新世界  
 

北京高压科学研究中心研究员胡清扬和刘锦通过激光加热及同步辐射X射线衍射技能，发明下地幔主要身分之一的铁方镁石碰着水或含水矿物时，会产生化学回响生成一种新的矿物相并释放出氢气。该研究富厚了地幔矿物的构成并对地表及地球内部的氢、氧轮回提出了新的看法。相关研究以Mineralogy of the deep lower mantle in the presence of H2O为题颁发于近期的《国度科学评论》。

该团队连年来的一系列研究发明，下地幔的铁氧化物及地核中的铁碰着水城市生成过氧化铁氢化物并释放出氧气。然而，下地幔中纯的铁及其铁氧化物不是主要矿物组分，而是布里奇曼石与方镁铁矿(Mg, Fe)O。那么，约占下地幔20%的方镁铁矿碰着含水矿物会起什么回响呢？

此次研究人员继承利用高温高压尝试研究方镁铁石与水的化学回响，发此刻间隔地表1700-2900千米深度的温度和压力条件下，铁方镁石也会与水回响，同样生成雷同的过氧氢化物——(Mg,Fe)O2Hx，并释放氢气。

在下地幔深部，该化合物可以与下地幔主要矿物布里奇曼石，及其后钙钛矿高压相不变共存，表白这种新的化合物有大概是下地幔的重要矿物相之一。

该矿物相与新近发明的(Mg, Fe)2O3+d一起均可归类于富氧氧化物。在地球外貌，富氧氧化物的化学性质凡是不不变，而在高压情况下，富氧氧化物可以在下地幔矿物情况中不变存在。可以说，地球深部的高温高压情况提供了富氧氧化物不变存在的物质条件。

研究小组还发明富氧氧化物与地球内部水的轮回细密相关，当水或含水矿物达到了必然深度,如1700千米或更深，将与地球深部的主要矿物产生氧化还原回响，在生成(Mg, Fe)O2的同时释放氢气，而氢气在上升的进程中又会从头与氧元素团结，重组为水。

水在这一来去轮回中总量大抵稳定，起了雷同催化剂的浸染。水不只是生命之源，也在地球内部的化学均衡起要害浸染，是地球宜居的最重要原因之一。

下地幔深部的氧化还原分界面。分界面以下存在一个富氧氧化物可不变存在的新的化学世界。

相关论文信息：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa098/5836735

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