Ny aluminiumhydroxid stabil ved ekstremt højt tryk

En ny vandfase, ε-AlOOH, blev observeret at være stabil ved tryk over 200 GPa. Stabiliteten af ​​ε-AlOOH ved ekstremt høje tryk kan påvirke modelleringsresultaterne af den interne struktur og dybvandscirkulation af nogle ekstrasolplaneter, såsom jordbaserede superjorder, fordi hydroxidet kan lagre vand i disse områder.

Brint er det mest udbredte grundstof i universet, og det spiller vigtige roller i strukturen, dynamik, og planeternes udvikling. Brint transporteres ind i dybe kappeområder som et vandholdigt mineral via subduktion af oceaniske plader. For bedre at forstå den globale brintcirkulation i Jordens kappe, der blev udført en række højtryksforsøg på stabiliteten af ​​vandholdige faser under lavere kappeforhold. Nylige opdagelser af nye vandholdige højtryksmineraler har udvidet stabilitetsfeltet for vandholdige faser mod bredere tryk, temperatur- og sammensætningsintervaller, antyder eksistensen og de vigtige roller af vand i det dybeste område af Jordens kappe. Imidlertid, der har været få undersøgelser af vandholdige mineraler i multikomponentsystemet, der er relevante for de faktiske subducerende plader under tryk- og temperaturforholdene i de nedre dele af Jordens kappe og af dem i andre planetariske indre.

Vi udførte in-situ røntgendiffraktionseksperimenter på større vandfaser i jordens nedre kappe, CaCl ₂ -type d-AlOOH, og dets solide løsninger med FeOOH og MgSiO ₄ H ₂ ved tryk op til ~270 GPa, langt højere end jordens kappe. Højtryk-temperatur (P-T) betingelser blev opnået ved teknikker, der anvender et multi-ambolt (MA) apparat og en laseropvarmet diamant ambolt celle (DAC) i en bred vifte af tryk på op til 270 GPa og temperaturer på op til 2, 500 K (Tabel S1).

Over 190 GPa ved 2500 K, vi observerede, at d-AlOOH gik over til en ny fase, kaldet e-AlOOH. Vi fandt også, at hydroxider dannede faste opløsninger over et bredt sammensætningsområde i AlOOH–FeOOH–MgSiO ₄ H ₂ system, som rummer de vigtigste elementer i terrestriske klipper. Således kunne vand lagres i disse hydroxider i Jordens dybe indre, terrestriske superjorder, og de stenede kerner af nogle iskolde planeter, uanset deres sammensætningsmodeller.