Melting and density of MgSiO(3) determined by shock compression of bridgmanite to 1254GPa.
Melting and density of MgSiO(3) determined by shock compression of bridgmanite to 1254GPa.
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DOI：
10.1038/s41467-021-21170-y
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发表时间：
2021-02-09
影响因子：
16.6
通讯作者：
Furnish MD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fei Y;Seagle CT;Townsend JP;McCoy CA;Boujibar A;Driscoll P;Shulenburger L;Furnish MD
极端条件下地幔硅酸盐的密度和熔融是建立地球和超级地球内部和热演化模型的基础数据。在这里，我们报告了一个前所未有的高熔化温度的MgSiO3在500 GPa的直接冲击波加载的预合成致密MgSiO3（bridgmanite）使用Z脉冲功率设施。我们还提出了第一个高精度的密度数据的结晶MgSiO3到422 GPa和7200 K和硅酸盐熔体到1254 GPa。实验密度测量支持我们基于密度泛函理论的分子动力学计算，为极端条件下的理论计算提供基准。实验和理论之间的极好的一致性为超地球地幔提供了一个可靠的参考密度剖面。此外，所观察到的熔化温度的上限，9430 K在500 GPa，提供了一个关键的约束所需的吸积能量熔化地幔和前景驱动发电机在巨大的岩石行星。作者在这里报告的MgSiO3的高熔化温度在500 GPa的直接冲击波加载的预合成的致密bridgemanite。这是了解类地（外）行星内部热演化的基本数据。
The essential data for interior and thermal evolution models of the Earth and super-Earths are the density and melting of mantle silicate under extreme conditions. Here, we report an unprecedently high melting temperature of MgSiO3 at 500 GPa by direct shockwave loading of pre-synthesized dense MgSiO3 (bridgmanite) using the Z Pulsed Power Facility. We also present the first high-precision density data of crystalline MgSiO3 to 422 GPa and 7200 K and of silicate melt to 1254 GPa. The experimental density measurements support our density functional theory based molecular dynamics calculations, providing benchmarks for theoretical calculations under extreme conditions. The excellent agreement between experiment and theory provides a reliable reference density profile for super-Earth mantles. Furthermore, the observed upper bound of melting temperature, 9430 K at 500 GPa, provides a critical constraint on the accretion energy required to melt the mantle and the prospect of driving a dynamo in massive rocky planets. The authors here report high melting temperatures of MgSiO3 at 500 GPa by direct shockwave loading of pre-synthesized dense bridgemanite. This is essential data to understand the thermal evolution of the interiors of terrestrial (exo-)planets.
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