RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2012

 / 

Май

←  →

Из текущей литературы


Системы Fe — C и Fe — H при давлениях внутреннего ядра Земли

 а,  б,  в
а Научно-исследовательский вычислительный центр Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Ленинские горы 1, стр. 4, Москва, 119991, Российская Федерация
б Department of Geosciences and Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University, Stony Brook, New York, USA
в Institut für Geochemie und Petrologie, Department of Earth Sciences, ETH Zürich, Clausiusstrasse 25, 8092, Zürich, Switzerland

Твёрдое внутреннее ядро Земли состоит из сплава железа, никеля и более лёгких элементов, из которых наиболее вероятными являются Si, S, O, H и C. Для определения химического состава внутреннего ядра необходимо установить диапазоны возможных составов, которые могли бы объяснять его наблюдаемые свойства. В последнее время возросло число публикаций, в которых в качестве возможных лёгких элементов ядра рассматриваются С и Н, но результаты этих исследований весьма противоречивы. Настоящая статья посвящена теоретическому исследованию систем Fe — C и Fe — H при давлениях внутреннего ядра Земли (330 — 364 ГПа) на основе первопринципных расчётов. С помощью эволюционного алгоритма USPEX предсказаны структуры всех возможных карбидов (FeC, Fe2C, Fe3C, Fe4C, FeC2, FeC3, FeC4, Fe7C3) и гидридов (Fe4H, Fe3H, Fe2H, FeH, FeH2, FeH3, FeH4) с минимальной энтальпией. Установлено, что при давлениях внутреннего ядра Fe2C (пространственная группа Pnma) является наиболее стабильным карбидом, а FeH, FeH3 и FeH4 представляют собой наиболее стабильные гидриды. Для Fe3C при этих условиях структура цементита (пространственная группа Pnma) и недавно найденная методом случайной выборки структура Cmcm оказались менее устойчивыми, чем предсказанные нами структуры с пространственными группами I-4 и C2/m. Обнаружено, что FeH3 и FeH4 образуют интересные с точки зрения кристаллохимии термодинамически устойчивые структуры, в которых железо трёхвалентно. Плотность ядра при релевантных значениях давления и температуры хорошо согласуется с таковой для сплава железа с разумным содержанием углерода: 11 — 15 молярных (2,6 — 3,7 весовых) процентов, что даёт верхний предел содержания C во внутреннем ядре. Полученные значения, характерные для углистых хондритов СI, соответствуют средней атомной массе в диапазоне 49,3 — 51,0, что хорошо согласуется с выводами из закона Бёрча для внутреннего ядра. Полученные аналогичным образом верхние оценки содержания H нереалистично велики: 17 — 22 молярных (0,4 — 0,5 весовых) процентов, что соответствует средней атомной массе ядра 43,8 — 46,5. Углерод является более вероятным, чем водород, лёгким элементом внутреннего ядра.

Текст pdf (1,7 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0182.201205c.0521
PACS: 61.50.Ah, 61.50.Ks, 61.50.Nw, 61.66.Fn, 64.30.−t, 91.60.Fe (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0182.201205c.0521
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2012/5/c/
000307559000003
2-s2.0-84864990959
2012PhyU...55..489B
Цитата: Бажанова З Г, Оганов А Р, Джанола О "Системы Fe — C и Fe — H при давлениях внутреннего ядра Земли" УФН 182 521–530 (2012)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 13 декабря 2011, доработана: 22 февраля 2012, 17 февраля 2012

English citation: Bazhanova Z G, Oganov A R, Gianola O “Fe — C and Fe — H systems at pressures of the Earth’s inner core” Phys. Usp. 55 489–497 (2012); DOI: 10.3367/UFNe.0182.201205c.0521

Список литературы (72) Статьи, ссылающиеся на эту (79) ↓ Похожие статьи (6)

  1. Huang Yu-Q, Niu Zh-W, Tang M Solid State Communications 383 115482 (2024)
  2. Tahmasbi H, Ramakrishna K et al Phys. Rev. Materials 8 (3) (2024)
  3. Zagorac D, Zagorac Je et al Procedia Structural Integrity 54 446 (2024)
  4. Quan H, Li Sh-N et al J. Mater. Chem. C (2024)
  5. Wang Yu, Chen S et al Phys. Chem. Chem. Phys. 26 7371 (2024)
  6. Kemper J, Khan A et al 235 690 (2023)
  7. Gavrilyuk A G, Troyan I A et al Pisʹma v žurnal êksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki 118 735 (2023)
  8. Anisichkin V F Fizika zemli (2) 36 (2023)
  9. Anisichkin V F Izv., Phys. Solid Earth 59 135 (2023)
  10. Gavriliuk A G, Troyan I A et al Jetp Lett. 118 742 (2023)
  11. Fu Ch, Li W et al Solid State Communications 368 115180 (2023)
  12. Yang H, Muir J M R, Zhang F 108 667 (2023)
  13. Pushcharovsky D Yu Crystallogr. Rep. 68 S18 (2023)
  14. Pushcharovsky D Yu Crystallogr. Rep. 68 S41 (2023)
  15. Gavriliuk A G, Struzhkin V V et al Jetp Lett. 116 804 (2022)
  16. Yang H, Muir J M R, Zhang F Geochem Geophys Geosyst 23 (12) (2022)
  17. Wakamatsu T, Ohta K et al Phys Chem Minerals 49 (5) (2022)
  18. Huang Yu, Hou M et al JGR Solid Earth 127 (4) (2022)
  19. Schlichting H E, Young E D Planet. Sci. J. 3 127 (2022)
  20. Troyan I A, Semenok D V et al Phys. Usp. 65 748 (2022)
  21. Sagatov N E, Abuova A U et al RSC Adv. 11 33781 (2021)
  22. Liu W-H, Zeng W et al Physica B: Condensed Matter 606 412825 (2021)
  23. Sagatov N E, Sagatova D N et al Crystal Growth & Design 21 6101 (2021)
  24. Wang W, Li Yu et al Earth and Planetary Science Letters 568 117014 (2021)
  25. Kong P, Wang J et al Phys. Chem. Chem. Phys. 23 14671 (2021)
  26. Sagatova D N, Gavryushkin P N et al Jetp Lett. 111 145 (2020)
  27. Binns Ja, He Yu et al J. Phys. Chem. Lett. 11 3390 (2020)
  28. Peña-Alvarez M, Li B et al J. Phys. Chem. Lett. 11 6420 (2020)
  29. Kato Ch, Umemoto K et al 105 917 (2020)
  30. Sagatov N E, Gavryushkin P N et al 61 1345 (2020)
  31. Yuan X, Zhou Yu et al J. Phys. Chem. C 124 17244 (2020)
  32. Skoczylas K M, Durajski A P, Szczȩśniak R Physica B: Condensed Matter 584 412063 (2020)
  33. Li J, Chen B et al Deep Carbon 1 3 (2019) p. 40
  34. Bi T, Zarifi N et al Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering (2019)
  35. Gao P, Su Ch et al New J. Chem. 43 17403 (2019)
  36. Robson A J S, Romanowicz B Physics of the Earth and Planetary Interiors 295 106310 (2019)
  37. Charraud Je-B, Geneste G, Torrent M Phys. Rev. B 100 (22) (2019)
  38. Sagatov N, Gavryushkin P N et al RSC Adv. 9 3577 (2019)
  39. Hermann A Chinese Phys. B 28 106107 (2019)
  40. Pushcharovsky D Yu Geochem. Int. 57 941 (2019)
  41. Zheng Sh, Zhang Sh et al Front. Phys. 6 (2018)
  42. Kvashnin A G, Kruglov I A et al J. Phys. Chem. C 122 4731 (2018)
  43. Zarifi N, Bi T et al J. Phys. Chem. C 122 24262 (2018)
  44. Zhang Sh, Lin J et al J. Phys. Chem. C 122 12022 (2018)
  45. Chen B, Lai X et al Earth and Planetary Science Letters 494 164 (2018)
  46. Wang L, Duan D et al Inorg. Chem. 57 181 (2018)
  47. Li Yu, Vočadlo L, Brodholt J P Earth and Planetary Science Letters 493 118 (2018)
  48. González-Hernández A G, Diaz Y, González-Hernández R J. Phys.: Conf. Ser. 1119 012010 (2018)
  49. Felix V K Geochem. Int. 56 1117 (2018)
  50. Bazhanova Z G, Roizen V V, Oganov A R Успехи физических наук 187 1105 (2017) [Bazhanova Z G, Roizen V V, Oganov A R Phys.-Usp. 60 1025 (2017)]
  51. Leineweber A, Hickel T et al Acta Materialia 140 433 (2017)
  52. Li F, Wang D et al RSC Adv. 7 12570 (2017)
  53. Kaminsky F V The Earth's Lower Mantle Springer Geology Chapter 9 (2017) p. 281
  54. Ma Ya, Duan D et al Phys. Chem. Chem. Phys. 19 27406 (2017)
  55. Caracas R Geophysical Research Letters 44 128 (2017)
  56. Litasov K D, Shatskiy A et al JGR Solid Earth 122 3574 (2017)
  57. Chihi T, Bouhemadou A et al Chinese Journal of Physics 55 977 (2017)
  58. Pépin C M, Geneste G et al Science 357 382 (2017)
  59. Liu J, Lin Jung‐Fu et al Geophysical Research Letters 43 (24) (2016)
  60. Woerner W R, Qian G-R et al Inorg. Chem. 55 3384 (2016)
  61. Li Y, Vočadlo L et al JGR Solid Earth 121 5828 (2016)
  62. Kuopanportti P, Hayward E et al Computational Materials Science 111 525 (2016)
  63. Litasov K D, Shatskiy A F 57 22 (2016)
  64. Chen B, Li J Deep Earth Geophysical Monograph Series 1 (2016) p. 277
  65. Caracas R Deep Earth Geophysical Monograph Series 1 (2016) p. 55
  66. Liu Yu, Duan D et al Phys. Chem. Chem. Phys. 18 1516 (2016)
  67. Murphy C A Deep Earth Geophysical Monograph Series 1 (2016) p. 253
  68. Zhang Sh, Zhu L et al Inorg. Chem. 55 11434 (2016)
  69. Pépin Ch, Loubeyre P et al Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 7673 (2015)
  70. Litasov K D, Popov Z I et al 56 164 (2015)
  71. Struzhkin V V Physica C: Superconductivity and its Applications 514 77 (2015)
  72. Raza Z, Shulumba N et al Phys. Rev. B 91 (21) (2015)
  73. Sobolev N V, Dobretsov N L et al 56 1 (2015)
  74. Fei Y, Brosh E Earth and Planetary Science Letters 408 155 (2014)
  75. Pépin Ch M, Dewaele A et al Phys. Rev. Lett. 113 (26) (2014)
  76. Belashchenko D K Geochem. Int. 52 456 (2014)
  77. Revard B C, Tipton W W, Hennig R G Topics in Current Chemistry Vol. Prediction and Calculation of Crystal StructuresStructure and Stability Prediction of Compounds with Evolutionary Algorithms345 Chapter 489 (2014) p. 181
  78. Belashchenko D K Phys.-Usp. 56 1176 (2013)
  79. Litasov K D, Sharygin I S et al JGR Solid Earth 118 5274 (2013)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение