地球内核条件下 Fe1-xOx 超离子-液相相图的第一性原理计算
地球物理
2026-01-08 v4
摘要
超离子态是一种液态离子迁移与固态晶格共存的状态。这种状态最近在地球内核中被发现，因其独特的动力学行为和地球物理学意义而备受关注。然而，描述内核条件下超离子相与液相溶液之间平衡的第一性原理相图在很大程度上仍未被探索。在此，我们提出了一种计算吉布斯自由能的方法，并构建了内核条件下 Fe1-xOx 体系的超离子-液相第一性原理相图。我们发现，氧在 hcp 和 bcc 两种 Fe 相中均能形成超离子态，并对 bcc 晶格中铁的协同扩散有显著影响。这些超离子相的稳定区域对氧的化学计量比非常敏感。超离子态的存在导致内核中的氧浓度高于先前的估计。我们的工作为研究极端条件下的超离子-液相平衡建立了一个框架。
引用
@article{arxiv.2410.23557,
title = {Ab initio superionic-liquid phase diagram of Fe1-xOx under Earth's inner core conditions},
author = {Zepeng Wu and Chen Gao and Feng Zhang and Shunqing Wu and Kai-Ming Ho and Renata M. Wentzcovitch and Yang Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.23557},
year = {2026}
}
备注
In press