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行星科学

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Helium-3可以用钢铁和地球内深的氧气束缚

04 Jan 2019 哈米什约翰斯顿
在地球里面
隐藏氦气:是在地球内部储存的原始氦气。 (礼貌:Shutterstock / Johan-Swanepoel)

火山热点发现的令人惊讶的高浓度的氦3可以是存在于地球内深处含有稀有氦气化合物的证据。这就是计算出结晶Feo的国际物理学家团队的结论2他可能存在于地球核心和地幔之间的边界的温度和压力下。他们还表明,该材料具有与该边界部分相关的声学性质。

虽然氦气是宇宙中最丰富的元素,但地球上非常罕见。实际上,在1868年在1868年的阳光下(元素比比比比比比比比比比比比比比比比比比比比比比亚姆)发现了氦气的第一个证据。

几乎所有地球氦都是由铀和钍深处地下的持续放射性腐烂而创造的氦气4。有些人被困在与天然气相同的地方 - 并且可以收获该氦,可以收获来自派对气球的一系列用途,以冷却磁共振成像系统的超导磁体。

火山热点

氦3占地球上约0.0001%的氦,物理学家认为,大多数是原始的 - 这意味着在古老星星中的核融合,因为它在它形成了45亿年前的古老星星之前是由核聚变产生的。作为一种惰性气体,氦气不易形成化学化合物 - 因此,地球内的任何原始氦3应该很久以前就漂浮到太空中。然而,在火山热点发现的相对高浓度的氦-3表明同位素是以某种方式储存在地球内部,并且当氦气岩石向表面推动时释放。

虽然未知氦气与其他元素化学结合,但它可以在高压下结合在一些结晶材料中。然而,到目前为止,这些材料都没有预期在地球内部发生深处。

在这个最新的工作中, 燕明马 吉林大学, 长丰陈 在美国内华达大学及其同事中,中国和英国使用了搜索算法来寻找氦气掺入其晶体结构时具有较低能量的铁或基于镁的材料。由于它们在地球内部的丰度而选择了这两个元素。

压力下稳定

没有鉴定镁化合物,但该算法确实表明Feo2他稳定在3000-5000 k和135-300 gpa。这些温度和压力预计会发生在地球核心和地幔之间的边界处。

这可能是一个重要的发现,因为地球物理学家已经怀疑了2 及其氢化物(Feo2Hx)存在于直接位于芯板边界之上的“超级速度区域”(ULVZS)中。 Ulvzs的直径数百公里,而且由于它们对穿过地球行驶的地震波的影响而被发现。

看看feo2他对地震波有类似的影响,该团队计算了声波如何通过晶体材料传播。他们证实,其声学属性与与ULVZ相关的地震数据一致。

写作 物理评论信,团队描述了feo2他作为“唯一的氦气复合在相关的地球物理条件下可行,因此为阐明深海中的神秘氦气储存器提供重要的物理机制和材料见解”。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者