巨行星深部内部中的部分扩散氦-硅化合物
材料科学
2022-07-01 v1 地球与行星天体物理
摘要
氦是宇宙中第二丰富的元素，与硅一起构成巨行星的主要组分。探索高压下氦与硅的反应活性及状态，对于发展和理解巨行星的演化与内部结构具有基础重要性。在此，利用第一性原理计算和晶体结构预测，我们确定了在 600-4000 GPa 压力范围内（对应于太阳系外行星的内部条件）一种具有七/八配位硅原子的氦-硅化合物的四个稳定相。HeSiO2 的密度与行星当前的内部结构模型相符。该氦-硅化合物在土星等熵线的高压力高温条件下呈现类超离子的氦扩散态，在木星中呈金属流体态，在天王星和海王星深部内部呈固态。氦与硅的反应可能导致巨行星岩石核心的侵蚀并形成稀释核区。这些结果凸显了高压下氦形成新化合物的反应活性，也为构建更精细的巨行星内部模型提供了证据。
引用
@article{arxiv.2107.14416,
title = {Partially Diffusive Helium-Silica Compound in the Deep Interiors of Giant Planets},
author = {Cong Liu and Junjie Wang and Xin Deng and Xiaomeng Wang and Chris J. Pickard and Ravit Helled and Zongqing Wu and Hui-Tian Wang and Dingyu Xing and Jian Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.14416},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 5 figures