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[转载]地质科普:毛钙硅石

已有 359 次阅读 2024-6-16 09:46 |个人分类:地球科学|系统分类:科普集锦

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毛钙硅石矿物

毛钙硅石,学名为Davemaoite,是一种新近发现的天然高压矿物,其化学成分为CaSiO3。这种矿物是以世界著名的实验高压地球物理学家毛河光(Ho-Kwang (Dave) Mao)的名字命名的,以表彰他在高压科学领域的贡献。毛钙硅石是首个被确定来自地球下地幔的硅酸钙钙钛矿,它在极端的高压和高温条件下形成,具体来说,是在距离地表大约660公里以下的地幔深处。

这一发现之所以重要,是因为硅酸钙钙钛矿(CaSiO3)被认为是下地幔中地球化学上极为关键的矿物,它能够富集不相容元素,比如稀土元素以及对地幔热流有所贡献的放射性同位素。在此之前,尽管科学家们认为CaSiO3在下地幔中广泛存在,但由于它在到达地表时会因压力骤减而变得不稳定,导致其自然状态从未被直接观测到。

毛钙硅石是通过在深地幔环境下形成的钻石中发现的内含物而被识别出来的,这些钻石充当了高压容器,保护着内部的毛钙硅石免于在升至地表的过程中分解。这项发现不仅证实了长期以来关于下地幔组成的理论预测,也为研究地球内部的物质循环和地球动力学提供了珍贵的样品。

此外,有研究表明毛钙硅石可能是地幔中熔融温度最高的矿物,这一特性对于理解地幔的热力学行为、物质组成以及地球内部的动态过程具有重大意义。然而,由于毛钙硅石在常规条件下无法稳定存在,对其物理化学性质的直接研究极具挑战性,科学家们依赖于理论计算和实验模拟在高压条件下的研究来探索其性质。

地球内部矿物组成(北京高压科学研究中心网站)

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毛河光,1941年6月14日出生于中国上海,是一位享誉国际的地质学家与高压科学家,拥有美国国籍,民族为汉族。他在高压物理、高压化学、高压材料科学以及地球与行星内部物理领域作出了卓越贡献,是该领域内多项关键技术与理论突破的引领者。毛河光的学术生涯始于台湾大学地质系,1959年入学,1963年获得学士学位,随后赴美深造,在美国罗切斯特大学师从著名学者,于1967年获得博士学位。同年,他加入华盛顿卡内基研究院地球物理实验室,任高级研究员,并在此后数十年间,不断推进高压科学研究的边界,最终成为该实验室极端环境能源前沿研究中心的主任。毛河光的研究成就斐然,不仅在高压技术方面取得了革命性进展,如与合作者改进的金刚石压腔技术,极大地拓展了人类探索物质在极端条件下的能力,还因在矿物科学领域的杰出贡献,荣获瑞典皇家科学院的爱明诺夫奖和美国矿物学会的罗勃林奖,成为首位获此双重荣誉的华人科学家。此外,他还因发明“钻石快速长大”的专利方法等创新成果而闻名。在职业生涯中,毛河光获得了众多荣誉与认可,包括1990年的美国国家科学院Arthur L. Day奖、1993年当选为美国国家科学院院士、1996年成为中国科学院外籍院士,以及2002年获得中国政府授予的国家友谊奖等。他的工作不仅推动了基础科学的发展,也为地球深部过程的理解、新材料的开发等应用研究开辟了新途径。2012年,毛河光在北京组建了高压科学研究中心并担任主任,进一步促进了高压科学在中国的发展,加强了国际间的学术交流与合作。至今,他已发表了超过900篇学术论文,其中包括很多发表在《科学》(Science)、《自然》(Nature)等顶级期刊上的文章,显示了其深厚的学术影响力。毛河光不仅是一位杰出的科学家,也是一位优秀的教育者与导师,培养了大批高压科学领域的青年才俊,对全球高压科学界的人才梯队建设做出了不可磨灭的贡献。他的科研精神和成就,对全球科学界尤其是高压科学领域产生了深远影响。

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