《創(chuàng)新》雜志：地球內(nèi)部核心可能富含氧氣
（神秘的創(chuàng)新地球uux.cn）據(jù)cnBeta：氧氣是生命的關鍵物質(zhì)，是雜志地球上最豐富的元素之一。然而，地球在幾乎由純鐵組成并處于極端高壓和高溫條件下的內(nèi)部內(nèi)核中，氧氣是核心否存在以及以何種形式存在仍然是一個未知數(shù)。現(xiàn)在，富含科學家揭示，氧氣富含鐵的創(chuàng)新Fe-O合金在近300GPa的極端壓力和超過3000K（約5000華氏度）的高溫下是穩(wěn)定的。該結(jié)果證明了氧氣可以存在于固體內(nèi)核中，雜志這為進一步了解地核的地球形成過程和演化歷史提供了關鍵的制約因素。
這項研究由HPSTAR（高壓科學與技術高級研究中心）的內(nèi)部劉進博士和哥倫比亞大學的孫楊博士共同領導，最近發(fā)表在《創(chuàng)新》雜志上。核心
作為地球上最神秘的富含地方之一，地球的氧氣固體內(nèi)核處于地球上最極端的溫度和壓力環(huán)境中，其壓力超過300萬個大氣壓，創(chuàng)新溫度接近太陽表面，約6000K（約10000華氏度）。由于內(nèi)核遠非人類所能觸及，我們只能從地震產(chǎn)生的地震信號中推斷其密度和化學成分。
目前，人們認為內(nèi)核中存在輕質(zhì)元素，但其類型和含量仍有爭議。宇宙化學和地球化學證據(jù)表明，它應該含有硫、硅、碳和氫。實驗和計算也證實，這些元素與純鐵混合，在地球深處的高溫高壓條件下形成各種鐵合金。
然而，與我們密切相關的氧，通常認為被排除在內(nèi)核之外。這主要是因為在地表或地幔環(huán)境中從未發(fā)現(xiàn)過富含鐵成分的鐵-氧合金。所有已知的鐵氧化物中的氧含量都大于或等于50個原子百分比。盡管人們一直在試圖合成具有富鐵成分的氧化鐵化合物，但這種物質(zhì)還從未被發(fā)現(xiàn)。地球的內(nèi)部核心是如此"缺氧"嗎？為了回答這個問題，本研究進行了一系列的實驗和理論計算。
為了接近地心的溫度和壓力，將純鐵和氧化鐵放在兩個鉆石砧的尖端，用高能激光束進行加熱。經(jīng)過多次嘗試，發(fā)現(xiàn)在220-260GPa和3000K以上，鐵和氧化鐵之間發(fā)生了化學反應。XRD結(jié)果顯示，反應產(chǎn)物與純鐵和氧化鐵的常見高溫高壓結(jié)構不同。
使用遺傳算法進行的理論晶體結(jié)構搜索證明，富鐵的Fe-O合金可以在大約200GPa下穩(wěn)定存在。在這樣的條件下，新的富含鐵的Fe-O合金形成了一個六邊形的緊密堆積結(jié)構，其中氧層被安排在鐵層之間以穩(wěn)定結(jié)構。這樣的機制產(chǎn)生了許多密包排列，形成了一個具有大構型熵的富含鐵的Fe-O化合物大家族。
基于這一理論信息，發(fā)現(xiàn)Fe28O14的原子構型與實驗測量的XRD圖案相匹配。進一步的計算表明，富含F(xiàn)e-O的相是金屬性的，與低壓下的普通鐵氧化物形成對比。電子結(jié)構取決于O的濃度以及鐵和O層的排列。該合金的機械性能和熱性能需要在未來進一步研究。