RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 9, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2017

 / 

октябрь

←  →

Методические заметки


Поведение системы Fe—S при высоких давлениях и состав ядра Земли

 а,  б,  в, б, а
а Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Воробьевы горы, Москва, 119991, Российская Федерация
б Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141700, Российская Федерация
в Сколковский институт науки и технологий, Территория Инновационного Центра  Сколково , Большой бульвар 30, стр.1, Москва, 121205, Российская Федерация

С помощью метода предсказания кристаллических структур USPEX определены термодинамически стабильные составы и кристаллические структуры соединений в системе Fe—S в диапазоне давлений 100—400 ГПа. Обнаружено, что при давлениях, характерных для внутреннего ядра Земли (330—364 ГПа), стабильны только два соединения: Fe2S и FeS. При этом только Fe2S может существовать в равновесии с железом во внутреннем ядре. На основе расчёта уравнения состояния Fe2S показано, что плотность внутреннего ядра достигается, если внутреннее ядро содержит 10,6—13,7 мол.% (6,4—8,4 мас.%) серы. Аналогичные расчёты для FeSi, единственного стабильного при этом давлении силицида железа, позволяют воспроизвести плотность внутреннего ядра Земли при 9,0—11,8 мол.% (4,8—6,3 мас.%) кремния. Обе оценки дают фактически одинаковую среднюю атомную массу $\bar M$ в диапазоне 52,6—53,3, что значительно выше величины $\bar M$ =49,3, выведенной для внутреннего ядра из закона Бёрча. В случае кислорода (учитывая, что в условиях ядра в равновесии с железом может существовать субоксид Fe2O) плотность внутреннего ядра можно объяснить содержанием 13,2—17,2 мол.% (4,2—5,6 мас.%) кислорода, что соответствует $\bar M$ в диапазоне 49,0—50,6. Мы определили четыре наиболее простые модели состава внутреннего ядра, воспроизводящие его плотность и $\bar M$: 1) 86 мол.% (Fe+Ni)+14 мол.% C; 2) 84 мол.% (Fe+Ni)+16 мол.% O; 3) 84 мол.% (Fe+Ni)+7 мол.% S+9 мол.% H; 4) 85 мол.% (Fe+Ni)+6 мол.% Si+9 мол.% H.

Текст pdf (764 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2017.03.038079
Ключевые слова: предсказание кристаллических структур, ab initio расчёты, эволюционные алгоритмы, физика минералов
PACS: 61.50.Ah, 61.50.Ks, 61.50.Nw, 61.66.Fn, 64.30.−t, 91.60.Fe (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.03.038079
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/10/d/
000419110600004
2-s2.0-85040925889
Цитата: Бажанова З Г, Ройзен В В, Оганов А Р "Поведение системы Fe—S при высоких давлениях и состав ядра Земли" УФН 187 1105–1113 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

поступила: 6 февраля 2017, доработана: 21 февраля 2017, 2 марта 2017

English citation: Bazhanova Z G, Roizen V V, Oganov A R “High-pressure behavior of the Fe—S system and composition of the Earth's inner core” Phys. Usp. 60 1025–1032 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2017.03.038079

Список литературы (72) Статьи, ссылающиеся на эту (29) Похожие статьи (20) ↓

  1. Ю.Х. Векилов, О.М. Красильников, А.В. Луговской «Упругие свойства твёрдых тел при высоких давлениях» УФН 185 1215–1224 (2015)
  2. Ю.Х. Векилов, О.М. Красильников и др. «Деформационные фазовые переходы в металлах при высоких давлениях» УФН 184 967–973 (2014)
  3. Д.Е. Смайли, В.В. Бражкин, А. Палмер «Прямые наблюдения вязкости внешнего ядра Земли и экстраполяция измерений вязкости жидкого железа» УФН 179 91–105 (2009)
  4. В.Н. Жарков «Об оценке молекулярной вязкости внешнего ядра Земли (О статье Д.Е. Смайли, В.В. Бражкина и A. Палмера "Прямые наблюдения вязкости внешнего ядра Земли и экстраполяция измерений вязкости жидкого железа")» УФН 179 106–108 (2009)
  5. Б.М. Смирнов «Кластеры с плотной упаковкой» УФН 162 (1) 119–138 (1992)
  6. Г.С. Пайва, Дж.В. Феррейра и др. «Расчёт плотности энергии кремниевых светящихся шаров подобных шаровой молнии» УФН 180 218–222 (2010)
  7. Ю.Х. Векилов, О.М. Красильников «Структурные превращения в металлах при больших степенях сжатия» УФН 179 883–886 (2009)
  8. С.Е. Куратов, Д.С. Шидловский и др. «Два масштаба квантовых эффектов в мезоскопической системе вырожденных электронов» УФН 191 882–898 (2021)
  9. В.В. Бражкин, Р.Н. Волошин и др. «Фазовые равновесия в частично открытых системах под давлением: разложение стехиометрического оксида GeO2» УФН 173 1359–1366 (2003)
  10. В.Б. Приезжев «Задача о димерах и теорема Кирхгофа» УФН 147 747–765 (1985)
  11. Б.Н. Швилкин «К вопросу о роли квазинейтральности в неустойчивых колебаниях в плазме.» УФН 164 651–652 (1994)
  12. Г.Т. Зацепин, Ю.А. Нечин, Г.Б. Христиансен «Использование магнитной индукции железа в физике космических лучей и физике высоких энергий» УФН 153 521–524 (1987)
  13. И.Г. Каплан «Принцип запрета и неразличимость тождественных частиц в квантовой механике» УФН 117 691–704 (1975)
  14. А.Н. Герега, Н.Г. Дрик, А.П. Угольников «Ковёр Серпинского с гибридной разветвлённостью: перколяционный переход, критические показатели, силовое поле» УФН 182 555–557 (2012)
  15. Г.А. Марков, А.С. Белов «Демонстрация нелинейных волновых явлений в плазме лабораторной модели ионосферно-магнитосферного дакта плотности» УФН 180 735–744 (2010)
  16. А.Ю. Потехин, А.И. Чугунов и др. «О вариационных пробных функциях в обобщённом методе Томаса—Ферми» УФН 195 738–746 (2025)
  17. С.Н. Семенов, М.Е. Шимпф «О термодинамике массопереноса в неизотермических молекулярных жидких смесях» УФН 179 1105–1115 (2009)
  18. Э.Г. Батыев «Парамагнетизм Паули и диамагнетизм Ландау» УФН 179 1333–1334 (2009)
  19. В.В. Бражкин «Метастабильные фазы, фазовые превращения и фазовые диаграммы в физике и химии» УФН 176 745–750 (2006)
  20. Л.Х. Ингель «"Антиконвекция"» УФН 167 779–784 (1997)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение