有冰的核心,因为压力?

Question

因为有太多的压力在地球的核心,核心是坚固的,但如果你能在内核中添加一些水或接近它。压力使水固体或蒸发吗?只做铁和镍在压力下将固体吗?

Answer 1

如果你能在内核中添加一些水或接近它。

它可能会与固态铁发生反应形成铁氢化(氧):

我们的观察表明,水很可能引入地球深处通过反应动力学和水的吸积和分离金属核心。此外,反应铁和水之间将发生在核心检测地幔边界,鉴于水释放含水俯冲板与金属相交的核心。挥发性高轴承自铁化合物的积累可能提供新的见解的神秘的抗震结构观察到下地幔的基地。

(来源:https://doi.org/10.1002/2017GL075720)

换句话说,是否水冰,液体或蒸气non-question因为水分子H₂O将不复存在。

你不需要的核心。水,把它放在一块铁,和水会吸收铁生锈的形式:$ \ ce{铁0.5 + 0.5水+ o2 = FeOOH} $

水有关的问题将会发生什么,只是如果你想把它放在芯压力和温度,答案很简单:我们不知道。我认为没有人尝试实验。它可能不会是一个气体,压力太高了。因为H的熔点₂O比铁低得多,我想这将是一个液体。

的评论:

在quora,他们说高压将冰的熔点较低,可能不如预期,使其蒸汽

这只是有关在相对较低的温度下,因为冰的晶体结构异常。对于大多数化合物,需要更大的温度融化这是压力。其实相对来说水和冰漂浮在水面上的事实密切相关(这是非常反直觉的,通常是固体密度比液体)。但在高温下,成千上万度,水开始表现通常在高的压力下。

Answer 2

答案可能是,如果你正在寻找在地幔深处而不是核心,如果你是准备接受“超离子导体”冰的分子结构水坏了,相反,你有移动质子嵌入式oxide-ion晶格。核心本身水在压力下与热铁反应,实际上形成了一个金属氢化物。

火与冰

地球深处,压力达到GPa的水平和温度超过2000 K,水可能以两种形式存在,都是类似我们熟悉的材料表面。其中一个是超临界流体的温度和压力不仅是太高,让气液平衡,但也足够高的质子变成高度移动的物种在这个液体,因此充满离子物种。第二种形式是“实”,它包含一个刚性的氧化物晶格离子,但它们之间的氢离子移动,如果他们仍然是液体。这是长期的,现在(2019年以来)验证超离子导体冰。

亚利桑那大学(1)显示了一个计算温度气压的关系作为一个收益深入地球,下图中给出。

Ref。[1]。

中间的温度急剧上升的图表对应于地幔和地核之间的边界。我们看到的这个边界约100 GPa压力和温度3000 K左右。

在这种情况下,一些计算等,从Millot et al。2]表明,水会变成超离子导体冰州边界。在下面的图中,点100 GPa和3000 K躺在白色的边境地区,根据作者的计算,水可能是一个离子超临界流体或超离子导体冰。然而,较低的深度,温度和压力更加坚定地在绿色离子液体范围。

Ref。[2]。图的链接

然后也没有

水蒸气是众所周知的与钢铁工业反应过程,形成氧化铁和氢(我们通常限制大气水汽含量和添加氢停止反应)。这样的反应也发生在高压力下和温度的核心3),虽然采用了不同的课程。而不是进化的气体,氢气从水中形成一层铁氢化物,材料,作为一个纯化合物,在正常条件下不稳定。这作为氢的来源,可能会减少在上覆地幔物质。请参阅下面的图。

Ref。[3]。图源

引用

1。来自亚利桑那大学的教育材料。

2。马吕斯Millot, Federica Coppari, j . Ryan Rygg安东尼奥·科雷亚巴里奥斯Sebastien哈默,达米安C迅速,j·h·艾格特,“纳秒x射线衍射shock-compressed超离子导体水冰”,自然569年(7755):251 - 255(2019年5月)。DOI: 10.1038 / s41586 - 019 - 1114 - 6

3所示。毛Ho-Kwang,庆阳,刘翔,鸭年轻的金,金Liu Yuanku孟,李张,维塔利b . Prakapenka鸡翅木,温迪·l·毛“当水与铁在地球的核心地幔边界”,国家科学审查4(6),109(2017年9月)。DOI: 10.1093 / nsr / nwx109

Answer 3

找到这个问题的答案,我们需要回顾地球的形成过程的核心。简单地说,地球的分层结构密度分层的结果。密集的金属元素,不能形成复合物沉没到中心形成地球的核心。氢是最轻的元素,它几乎不会出现在地球的核心形成水。我们可以令人信服地说没有水在地球的核心,排除水的可能性存在固体,液体或蒸汽状态。

甚至,如果我们假设水存在于核心。它将可能在超临界状态或形成复合物与其他金属的元素。