来源：环境与发展智库
2023-04-05 15:07:22
(资料图片)
2022年8月30日，美国亚利桑那州立大学发布研究进展称，该校研究人员发现，如果将铁碳合金和水压缩在一起，并在实验室模拟核幔边界的压力和温度，那么水将和铁碳合金发生反应，熔化生成氧化铁和氢氧化铁，就像表面发生“生锈”一样，同时，碳将从液态铁金属合金中析出，形成金刚石。相关成果发表在2022年第16期《地球物理研究快报》（ Geophysical Research Letters ）。
地球内部的碳循环、水循环与关键的行星过程有关，如地幔熔化、脱气、化学分异和平流。由于碳是一种亲铁元素，预计大量的碳存在于地核中，地幔被认为具有相对较低的碳。但是科学家发现地幔中储存的碳远高于预期，而且水在地幔和地核之间碳交换中所发挥的作用尚不清楚。因此，研究人员展示了在深部地幔和核幔边界处的压力和温度下Fe3C与H2O反应的实验结果。该反应将产生金刚石、FeO和FeHX，如果水俯冲到达核幔边界，水可以促进碳以金刚石的形式从地核释放（即“地核碳提取”），同时地核获得氢。因此，地球深部的水循环和碳循环是相互联系的。从地核核心提取的碳可以解释现今地幔中相当一部分碳的来源。同时还发现，如果这类金刚石可以被该地区的地幔流收集，它可能导致异常高的地震速度结构。
研究人员表示，地核到地幔的碳转移机制的新发现，将有助于理解地球深处的碳循环。考虑到自地球俯冲开始以来，核幔边界“钻石”的形成可能已经持续了数十亿年。下一步，研究人员将继续通过实验来研究如何改变地核中其他轻元素的浓度，如硅、硫和氧，以及这些改变将如何影响深部地幔。
转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2022年第18期，王晓晨 编译。
