地球科学：水素を含む過酸化鉄と超低速度領域の起源

地球の核–マントル境界領域にある超低速度領域（ULVZ）は、地球の化学組成と熱的構造に重要な意味を持つが、その起源は長い間議論の的になっている。黄鉄鉱型の結晶構造中の水素を含む過酸化鉄（FeO₂H_x）が、最下部マントルの条件下で安定であることが、最近見いだされた。我々は、高圧実験と理論的計算を用いて、さまざまな水素量の過酸化鉄は、密度とポワソン比が高いだけでなく、音速が極めて遅くULVZと矛盾しないことを見いだしている。本論文では、86 GPaと2200 KでFeO₂H_xを生成する鉄と水の反応について報告する。この反応によって、沈み込んだ含水鉱物に存在する地球の海水の約10分の1の質量の水と、地球の核内に事実上無限に存在する鉄リザーバーの反応を通して、観測された体積を占めるULVZが生成される機構が得られる。ULVZの成分に対する他の候補とは異なり、水による鉄の超酸化によって合成されたFeO₂H_xは、核–マントル境界への特別な輸送機構による移動を必要としないと考えられる。この密度の高いFeO₂H_xに富む領域は、核–マントル境界領域で直接形成されると予想され、その性質から、ULVZで観測される多くの謎めいた地震学的特徴の説明が得られるであろう。

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