科学家发现下地幔环境下沼铁矿的脱氢反应

2017年1月31日，北京高压科学研究中心毛河光院士（外籍，Ho-kwang David Mao）领导的研究组在《美国科学院院报》发表题为《下地幔环境下沼铁矿的脱氢反应》(Dehydrogenation of goethite in Earth’s lower mantle)的研究论文，报道了氢元素在下地幔区域可以独立于水而存在，这种脱氢模式可以用于解答一系列下地幔区域的地球科学谜团。

长久以来，由于水分子的化学结构相当稳定，地球内部的水循环与氢循环被认为是对等的。毛河光领导的研究小组发现，在下地幔条件下，含水矿物中的水分子的稳定性会下降，氢元素因此会独立于水，在高温高压下释放出来。

毛河光院士指出：“含水矿物中的水在下地幔环境下会失去稳定性，分离出氢元素。”“氢氧循环在地核以上会出现局部分离。”胡清扬补充道。

继之前二氧化铁（发表于《自然》）的发现，研究小组同样使用通过金刚石对顶压砧，将沼铁矿的主要成分(FeOOH)压缩至72万大气压以上，并通过激光加温，X射线衍射技术发现氢气会从样品中释放，这种脱氢速率与加热温度和时间息息相关。

对地球化学家而言，下地幔一般认为是还原态的，而该工作表明在富含含水矿物的区域中，氢气会分离并向地幔上方迁移，而高度氧化的二氧化铁会留在地幔深处。这个新的发现将对地球内部化学环境的研究产生重要影响。（来源：北京高压科学研究中心）