В лабораторных условиях исследователи обнаружили необычный характер взаимодействия карбоната железа при высоких температурах и давлении, схожих с параметрами земной мантии.
Группа международных учёных, среди которых российские исследователи Лейла Исмаилова (научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколтеха), Франция, aufblasbarer hindernisparcoursУченые из Германии, Италии и Соединенных Штатов Америки обнаружили необычные свойства карбоната железа при высоких температурах и давлении, свойственных земной мантии.
Карбонаты – основные углеродсодержащие соединения мантии. Встречаются они также в виде включений в глубинных алмазах, что свидетельствует о залегании на глубине более 700 км. Ученые продемонстрировали… vendita gonfiabile percorso ad ostacoliВ экстремальных условиях структура карбоната изменяется, благодаря чему углерод в его составе притягивает дополнительный атом углерода и приобретает тетраэдрическую форму.
Учёты нашли два новых вещества с одним модифицированным карбонатом каждый. Эти соединения могут сохранять устойчивость на большой глубине. Об этом сообщается в известном научном журнале. Nature Communications.
Внутренние слои нашей планеты характеризуются крайне тяжелыми условиями: давление превышает миллион атмосфер, а температура достигает 2200 °C. Большинство химических соединений, устойчивых на поверхности Земли, не способны существовать при таких показателях. В данной работе ученые представили новые вещества, выдерживающие подобные условия, описали механизм их стабильности и процессы, в которых эти соединения могут участвовать.
Чтобы воспроизвести условия, в которых находятся вещества в глубине мантии Земли, учёные создали высокое давление и температуру при помощи нагреваемых лазером алмазных наковален. Очень маленькие кристаллы (10-15 микрон) поместили между двумя алмазами и на них направили лазерный луч.
К образцам было применено синхротронное рентгеновское излучение в Европейском центре синхротронного излучения (Франция) и на американском ускорительном комплексе (США). Это позволило проанализировать состав и структуру образцов. Там же были измерены мельчайшие изменения энергетических показателей атомов железа, что имеет ключевое значение для определения состояния новых карбонатов железа при высоком давлении.
Результаты свидетельствуют о возможности наличия совершенно новой кристаллической структуры с необычайной прочностью, способной удерживать свое строение по всей мантии, как минимум до глубины 2500 км — приблизительно до границы мантии и ядра планеты. Ученые пришли к выводу, что реакция самоокисления железа позволяет карбонатам сохраняться в недрах мантии, где они могут участвовать в образовании алмазов.