Composés Fe – O riches en fer aux pressions du noyau terrestre. 1 crédit
L’oxygène est la substance essentielle à la vie et l’un des éléments les plus abondants sur Terre. Cependant, on ne sait toujours pas si l’oxygène est présent et sous quelle forme dans le noyau interne, qui est composé de fer presque pur et soumis à des conditions de pression et de température extrêmement élevées.
Maintenant, les scientifiques révèlent que les alliages Fe-O riches en Fe sont stables à des pressions extrêmes de près de 300 GPa et à des températures élevées de plus de 3 000 K (~ 5 000 degrés F). Les résultats prouvent que l’oxygène peut exister dans le noyau interne solide, ce qui fournit des contraintes clés pour une meilleure compréhension du processus de formation et de l’histoire de l’évolution du noyau terrestre. L’étude, qui a été codirigée par le Dr Jin Liu de HPSTAR (le Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research) et le Dr Yang Sun de
En tant que l’un des endroits les plus mystérieux de la planète, le noyau interne solide de la Terre se trouve dans l’environnement de température et de pression le plus extrême sur Terre, avec une pression de plus de 3 millions d’atmosphères et une température proche de la surface du Soleil, environ 6000 K (~10 000 degrés F). Parce que le noyau interne est bien au-delà de la portée des humains, nous ne pouvons déduire sa densité et sa composition chimique qu’à partir des signaux sismiques générés par les tremblements de terre.
À l’heure actuelle, on pense que des éléments légers existent dans le noyau interne, mais le type et le contenu sont encore débattus. Des preuves cosmochimiques et géochimiques suggèrent qu’il devrait contenir du soufre, du silicium, du carbone et de l’hydrogène. Des expériences et des calculs ont également confirmé que ces éléments se mélangent avec du fer pur pour former divers alliages de Fe sous des températures élevées et des conditions de haute pression de la Terre profonde.
Cependant, l’oxygène, qui nous est étroitement lié, est généralement exclu du noyau interne. Ceci est principalement dû au fait que des alliages Fe-O avec des compositions riches en fer n’ont jamais été trouvés dans les environnements de surface ou du manteau. La teneur en oxygène de tous les oxydes de fer connus est supérieure ou égale à 50 % atomique. Bien que les gens aient essayé de synthétiser des composés d’oxyde de fer avec des compositions riches en fer, de telles substances n’ont encore jamais été trouvées. Le noyau interne de la Terre est-il si « anoxique » ? Pour répondre à cette question, une série d’expériences et de calculs théoriques ont été effectués dans cette étude.
Pour être proche de la température et de la pression du noyau terrestre, du fer pur et de l’oxyde de fer ont été placés sur les pointes de deux enclumes en diamant et chauffés avec un faisceau laser à haute énergie. Après de nombreuses tentatives, il a été constaté qu’une réaction chimique entre le fer et l’oxyde de fer se produit au-dessus de 220-260 GPa et 3000 K. Les résultats XRD révèlent que le produit de la réaction est différent de la structure commune à haute température et haute pression du fer pur. et oxyde de fer.
Une recherche de structure cristalline théorique utilisant un algorithme génétique a prouvé que le Fe-O riche en fer DOI : 10.1016/j.xinn.2022.100354
