Magnesium oxide-water compounds at megabar pressure and implications on planetary interiors.
Magnesium oxide-water compounds at megabar pressure and implications on planetary interiors.
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DOI：
10.1038/s41467-023-36802-8
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发表时间：
2023-03-01
影响因子：
16.6
通讯作者：
Sun, Jian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pan, Shuning;Huang, Tianheng;Vazan, Allona;Liang, Zhixin;Liu, Cong;Wang, Junjie;Pickard, Chris J.;Wang, Hui-Tian;Xing, Dingyu;Sun, Jian
氧化镁（MgO）和水（H2O）在行星内部非常丰富。它们的性质，特别是它们之间的相互作用，对行星的内部结构和热演化产生了重大影响。在这里，使用晶体结构预测和从头算分子动力学模拟，我们发现，MgO和H2O可以再次反应，在常压下，虽然Mg（OH）2在低压下分解。在400 GPa以上的压力范围内，MgO-H_2 O化合物主要为Mg_2 O_3 H_2，在600 GPa以上的压力范围内主要为Mg_3 H_4，在270-600 GPa的压力范围内主要为Mg_4 H_6。重要的是，MgO 4 H6含有57.3重量%的水，这是一个高得多的水含量比任何报告的含水minera. Our研究结果表明，大量的水可以存储在MgO岩石在地球内部深处的海王星质量行星。基于分子动力学模拟，我们表明，这三种化合物表现出超离子行为的压力-温度条件下，在天王星和海王星的内部。此外，富水化合物MgO 4 H6可能在早期地球内部稳定，因此可能作为早期地球水的储集层。我们的研究结果，在探索不足的兆巴压力制度，提供了我们的太阳系及以外的湿行星的内部和演化模型的限制。氧化镁和水在行星内部非常丰富。在这里，作者预测了三个新的MgO-H2O化合物：Mg 2 O3 H2，MgO 3 H4和MgO 4 H6，它们在行星内部条件下表现出超离子行为。
Magnesium Oxide (MgO) and water (H2O) are abundant in the interior of planets. Their properties, and in particular their interaction, significantly affect the planet interior structure and thermal evolution. Here, using crystal structure predictions and ab initio molecular dynamics simulations, we find that MgO and H2O can react again at ultrahigh pressure, although Mg(OH)2 decomposes at low pressure. The reemergent MgO-H2O compounds are: Mg2O3H2 above 400 GPa, MgO3H4 above 600 GPa, and MgO4H6 in the pressure range of 270–600 GPa. Importantly, MgO4H6 contains 57.3 wt % of water, which is a much higher water content than any reported hydrous mineral. Our results suggest that a substantial amount of water can be stored in MgO rock in the deep interiors of Earth to Neptune mass planets. Based on molecular dynamics simulations we show that these three compounds exhibit superionic behavior at the pressure-temperature conditions as in the interiors of Uranus and Neptune. Moreover, the water-rich compound MgO4H6 could be stable inside the early Earth and therefore may serve as a possible early Earth water reservoir. Our findings, in the poorly explored megabar pressure regime, provide constraints for interior and evolution models of wet planets in our solar system and beyond. Magnesium Oxide and water are abundant in the interior of planets. Here, the authors predict three new MgO-H2O compounds: Mg2O3H2, MgO3H4 and MgO4H6, and they exhibit superionic behavior in planetary interior conditions.
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影响因子：
6.5
作者：
Brouwers, M. G.;Vazan, A.;Ormel, C. W.
通讯作者：
Ormel, C. W.
影响因子：
8.6
作者：
Gao, Hao;Liu, Cong;Sun, Jian
通讯作者：
Sun, Jian
DOI：
10.1073/pnas.1611571113
发表时间：
2016-12-06
影响因子：
11.1
作者：
Hermann, Andreas;Mookherjee, Mainak
通讯作者：
Mookherjee, Mainak
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2011.19140.x
发表时间：
2011-09-01
影响因子：
4.8
作者：
Hori, Y.;Ikoma, M.
通讯作者：
Ikoma, M.
影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J