Effect of Hydrogen on the Sulfur-rich Martian Core

氢对富含硫的火星核心的影响

基本信息

  • 批准号:
    2005567
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Studies of Mars over the past twenty years have determined that early in its history the climate was warm enough for water to flow on its surface. Liquid water is not found on the surface of Mars today, because the surface is too cold and the atmosphere too thin. The cause of this change might be the loss of the planet’s global magnetic field, allowing the solar radiation to strip the atmosphere. This would imply a major change took place in the planet’s core, shutting off the dynamo responsible for the magnetic field. The role of hydrogen in the dynamics and structure of the Martian core is poorly understood. Hydrogen is known to form alloys with metallic iron at high pressure. This program will conduct a systematic study of the phase relations of such alloys at the pressure and temperature conditions expected for the Martian core. This research will provide Arizona State University undergraduate students with comprehensive research experiences. Teaching modules motivated by this research will be implemented in coding and data analysis courses at ASU. The primary goal of this project is to advance the understanding of the dynamics and structure of the Martian core by conducting experiments to measure the melting behavior and sub-solidus phase relations in Fe-S-H systems at pressures of 25-40 Gigapascals (GPs) expected to exist at the Martian core. To achieve this goal a series of high-pressure, high temperature experiments will be conducted for: (1) possible miscibility (or solubility) gaps in Fe-S-H systems at high pressure and high temperature conditions relevant to the Martian core, (2) the effects of hydrogen on the melting temperature of sulfide alloys and (3) sub-solidus phase relations in Fe-S-H systems at high pressures and high temperatures.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在过去的二十年中,对火星的研究确定,在其历史的早期,气候足够温暖,可以在其表面流动。今天的火星表面找不到液态水,因为表面太冷,大气太薄。这种变化的原因可能是地球的全球磁场的丧失,使太阳辐射剥离了大气。这意味着在地球的核心中发生了重大变化,关闭了负责磁场的发电机。氢在火星核的动力学和结构中的作用知之甚少。已知氢会在高压下用金属铁形成合金。该程序将对此类合金的相位关系进行系统研究,以预期的是火星核心的压力和温度条件。这项研究将为亚利桑那州立大学的本科生提供全面的研究经验。这项研究动机的教学模块将在ASU的编码和数据分析课程中实施。该项目的主要目的是通过进行实验来衡量预期在火星核心将存在的25-40 gigapascals(GPS)的FE-S-H系统中的熔融行为和亚果杆阶段关系的理解,以衡量Fe-S-H系统中的熔融行为和亚果实阶段关系。为了实现这一目标,将对以下高压进行一系列高温实验,以:(1)在高压和高温和高温条件下与火星核心相关的Fe-S-H系统中的可能的无误(或解决方案)差距,(2)氢对硫化物合金和(3)高压和高压系统中的硫化物合金温度的影响,并在高压和高度范围内降级。认为值得通过基金会的智力优点和更广泛影响的评论标准来评估值得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Stable hexagonal ternary alloy phase in Fe-Si-H at 28.6–42.2 GPa and 3000 K
Fe-Si-H 中稳定的六方三元合金相,在 28.6–42.2 GPa 和 3000 K 下
  • DOI:
    10.1103/physrevb.105.104111
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Fu, Suyu;Chariton, Stella;Prakapenka, Vitali B.;Chizmeshya, Andrew;Shim, Sang-Heon
  • 通讯作者:
    Shim, Sang-Heon
Hydrogen solubility in FeSi alloy phases at high pressures and temperatures
  • DOI:
    10.2138/am-2022-8295
  • 发表时间:
    2022-12-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Fu, Suyu;Chariton, Stella;Shim, Sang-Heon
  • 通讯作者:
    Shim, Sang-Heon
Superstoichiometric Alloying of H and Close‐Packed Fe‐Ni Metal Under High Pressures: Implications for Hydrogen Storage in Planetary Core
高压下 H 和密堆积 Fe-Ni 金属的超化学计量合金化:对行星核心储氢的影响
  • DOI:
    10.1029/2022gl101155
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Piet, Hélène;Chizmeshya, Andrew;Chen, Bin;Chariton, Stella;Greenberg, Eran;Prakapenka, Vitali;Buseck, Peter;Shim, Sang‐Heon
  • 通讯作者:
    Shim, Sang‐Heon
Effects of Hydrogen on the Phase Relations in Fe‐FeS at Pressures of Mars‐Sized Bodies
  • DOI:
    10.1029/2021je006942
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Piet;K. Leinenweber;E. Greenberg;V. Prakapenka;S. Shim
  • 通讯作者:
    H. Piet;K. Leinenweber;E. Greenberg;V. Prakapenka;S. Shim
Core origin of seismic velocity anomalies at Earth’s core–mantle boundary
  • DOI:
    10.1038/s41586-023-05713-5
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    S. Fu;S. Chariton;V. Prakapenka;S. Shim
  • 通讯作者:
    S. Fu;S. Chariton;V. Prakapenka;S. Shim
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