RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 10, 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. Ю.Х. Векилов, О.М. Красильников «Структурные превращения в металлах при больших степенях сжатия» УФН 179 883–886 (2009)
  7. Г.С. Пайва, Дж.В. Феррейра и др. «Расчёт плотности энергии кремниевых светящихся шаров подобных шаровой молнии» УФН 180 218–222 (2010)
  8. В.В. Бражкин «Метастабильные фазы, фазовые превращения и фазовые диаграммы в физике и химии» УФН 176 745–750 (2006)
  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. С.Е. Куратов, Д.С. Шидловский и др. «Два масштаба квантовых эффектов в мезоскопической системе вырожденных электронов» УФН 191 882–898 (2021)
  11. В.Б. Приезжев «Задача о димерах и теорема Кирхгофа» УФН 147 747–765 (1985)
  12. Б.Н. Швилкин «К вопросу о роли квазинейтральности в неустойчивых колебаниях в плазме.» УФН 164 651–652 (1994)
  13. И.Г. Каплан «Принцип запрета и неразличимость тождественных частиц в квантовой механике» УФН 117 691–704 (1975)
  14. Г.Б. Малыкин, В.И. Позднякова «Квадратичный эффект Саньяка: влияние гравитационного потенциала силы Кориолиса на разность фаз в плечах вращающегося интерферометра Майкельсона (объяснение результатов экспериментов Д.К. Миллера 1921—1926 гг.)» УФН 185 431–440 (2015)
  15. В.В. Шевченко «Локализация стационарного электромагнитного поля при помощи плоской границы метаматериала» УФН 181 1171–1182 (2011)
  16. А.Ю. Потехин, А.И. Чугунов и др. «О вариационных пробных функциях в обобщённом методе Томаса—Ферми» УФН 195 738–746 (2025)
  17. Д.Е. Смайли, В.В. Бражкин, А. Палмер «Ответ на комментарий В.Н. Жаркова "Об оценке молекулярной вязкости внешнего ядра Земли"» УФН 179 108–108 (2009)
  18. С.Н. Семенов, М.Е. Шимпф «О термодинамике массопереноса в неизотермических молекулярных жидких смесях» УФН 179 1105–1115 (2009)
  19. А.В. Елецкий, А.Н. Старостин, М.Д. Таран «Квантовые поправки к равновесным константам скорости неупругих процессов» УФН 175 299–313 (2005)
  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