Kristallstrukturen för e-AlOOH. Kredit:Ehime University
En ny vattenhaltig fas, ε-AlOOH, observerades vara stabil vid tryck över 200 GPa. Stabiliteten för ε-AlOOH vid extremt höga tryck kan påverka modelleringsresultaten av den inre strukturen och djupvattencirkulationen på vissa extrasolplaneter, såsom jordiska superjordar, eftersom hydroxiden kan lagra vatten i dessa regioner.
Väte är det vanligaste grundämnet i universum och det spelar viktiga roller i strukturen, dynamik, och planeternas utveckling. Väte transporteras till djupa mantelregioner som ett vattenhaltigt mineral via subduktion av oceaniska plattor. För att bättre förstå den globala vätecirkulationen i jordens mantel, ett antal högtrycksexperiment utfördes på stabiliteten av vattenhaltiga faser under lägre mantelförhållanden. De senaste upptäckterna av nya högtryckshydrauliska mineraler har utökat stabilitetsfältet för vattenfaser till ett större tryck, temperatur- och sammansättningsintervall, antyder förekomsten och de viktiga rollerna för vatten i den djupaste delen av jordens mantel. Dock, det har gjorts få studier på vattenhaltiga mineraler i flerkomponentsystemet som är relevanta för de faktiska subducerande plattorna under tryck- och temperaturförhållandena i de nedre delarna av jordens mantel och i andra planetariska interiörer.
Vi genomförde in-situ röntgendiffraktionsexperiment på stora vattenhaltiga faser i jordens nedre mantel, CaCl 2 -typ d-AlOOH, och dess solida lösningar med FeOOH och MgSiO 4 H 2 vid tryck upp till ~ 270 GPa, mycket högre än jordens mantel. Förhållanden med högt tryck och temperatur (P–T) uppnåddes med tekniker med användning av en multi-städ (MA)-apparat och en laseruppvärmd diamantstädcell (DAC) i ett brett intervall av tryck på upp till 270 GPa och temperaturer på upp till 2, 500 K (Tabell S1).
Över 190 GPa vid 2500 K, vi observerade att d-AlOOH övergick till en ny fas, heter e-AlOOH. Vi fann också att hydroxider bildade fasta lösningar över ett brett sammansättningsområde i AlOOH–FeOOH–MgSiO 4 H 2 systemet, som rymmer de viktigaste elementen i terrestra bergarter. Således skulle vatten kunna lagras i dessa hydroxider i jordens djupa inre, terrestra superjordar, och de steniga kärnorna på några isiga planeter, oavsett deras sammansättningsmodeller.
