Квантово-механическое моделирование минералов нижней мантии Земли

Группа теоретической минералогии Университета Эхимэ под руководством доктора Таку Цутия разработала высокоточные вычислительные методы для изучения материалов Земли и планет на основе квантовой механики. Исследователи представили ряд результатов по минералам нижней мантии Земли и высокобарическим водосодержащим фазам, которые проясняют минералогию этой области и новые минеральные фазы, стабилизирующиеся в глубокой мантии.

Прогресс в теоретической минералогии, основанный на ab initio квантово-механических расчётах, стал драматичным на фоне быстрого развития компьютерных технологий. Теперь возможно количественно предсказывать стабильность, упругие и транспортные свойства сложных минералов с погрешностями, сопоставимыми или даже меньшими, чем у экспериментальных данных. Эти расчёты в условиях in situ высокого давления (P) и температуры (T) особенно важны, так как позволяют строить априорные минералогические модели недр Земли.

Анализ показал, что пиролитовый состав хорошо описывает свойства Земли с точки зрения плотности, а также скоростей P- и S-волн. Расчёты также указывают на новые водосодержащие соединения, которые могут существовать вплоть до самой глубокой мантии, и на то, что граница фазы пост-перовскита является рубежом не только для минералогии, но и для теплопроводности.