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研究揭示镍对地球内核形成和结构的影响
作者:小柯机器人 发布时间:2024/1/20 20:34:29

厦门大学孙阳和美国爱荷华州立大学Mendelev, Mikhail I合作的最新研究,揭示了镍对地球内核形成和结构的影响。2024年1月18日出版的《美国科学院院刊》发表了这项成果。

研究使用从头算分子动力学模拟,发现在内核压力下,当温度高于铁熔点时,bcc相可以在液态镍中自发结晶。在323-360 GPa时,镍的熔点比铁的熔点高700-800 K。铁和镍的hcp、bcc和液相关系不同。在高温和内核压力下,镍可以作为铁的bcc稳定剂。少量的镍可以加速铁在核心压力下的结晶。

研究结果表明,镍可能会对固体内核的结构和形成过程产生实质性的影响。

据了解,镍是地核中含量第二丰富的元素。然而,由于其电子和尺寸与铁相似,其对内核结构和形成过程的影响通常被忽视。

附:英文原文

Title: Unveiling the effect of Ni on the formation and structure of Earth’s inner core

Author: Sun, Yang, Mendelev, Mikhail I., Zhang, Feng, Liu, Xun, Da, Bo, Wang, Cai-Zhuang, Wentzcovitch, Renata M., Ho, Kai-Ming

Issue&Volume: 2024-1-18

Abstract: Ni is the second most abundant element in the Earth’s core. Yet, its effects on the inner core’s structure and formation process are usually disregarded because of its electronic and size similarity with Fe. Using ab initio molecular dynamics simulations, we find that the bcc phase can spontaneously crystallize in liquid Ni at temperatures above Fe’s melting point at inner core pressures. The melting temperature of Ni is shown to be 700 to 800 K higher than that of Fe at 323 to 360 GPa. hcp, bcc, and liquid phase relations differ for Fe and Ni. Ni can be a bcc stabilizer for Fe at high temperatures and inner core pressures. A small amount of Ni can accelerate Fe’s crystallization at core pressures. These results suggest that Ni may substantially impact the structure and formation process of the solid inner core.

DOI: 10.1073/pnas.2316477121

Source: https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2316477121

期刊信息
PNAS:《美国科学院院刊》,创刊于1914年。隶属于美国科学院,最新IF:12.779
官方网址:https://www.pnas.org