地幆-地核边界处不存在脱水：超离子相变的影响
地球物理
2025-03-25 v1 地球与行星天体物理
摘要
水合相的性质与稳定性是理解地球内部水循环之谜的关键。 在深地幆条件下，水合相会过渡到超离子态。然而，超离子效应对其稳定性和脱水过程的影响尚不清楚。通过ab initio计算和深度学习势分子动力学模拟，我们发现delta-AlOOH出现双重超离子相变，表现为离子氢和铝在氧亚格子中的高度扩散行为。这些高度扩散的元素为系统注入显著的外部熵，导致其具有异常稳定性。自由能计算表明，在地核-地幆边界(CMB)条件下，当水以超离子态存在时，脱水在能量和动力学上都不利可行。因此，水可以在地球历史时期在深地幆中累积。这种深层水储库在全球深层水和氢循环中发挥着关键作用。
引用
@article{arxiv.2503.17906,
title = {Absence of dehydration due to superionic transition at Earth's core-mantle boundary},
author = {Yu He and Wei Zhang and Qingyang Hu and Shichuan Sun and Jiaqi Hu and Daohong Liu and Li Zhou and Lidong Dai and Duck Young Kim and Yun Liu and Heping Li and Ho-kwang Mao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.17906},
year = {2025}
}