近日，吉林大学物理学院物质模拟方法与软件教育部重点实验室马琰铭院士团队在地球内部水输运载体研究中取得重要进展。相关成果以“New MgSiO4H2 Phases as Potential Primary Water Carriers into the Deep Earth”为题发表在《Physical Review Letters》上。

地球内部的水循环在地球演化和动力学过程中具有至关重要的作用，是长期以来备受关注的科学问题之一。地表水通常通过板块俯冲进入地球内部，其主要载体是俯冲板片中的含水矿物，包括镁硅酸盐含水矿物、FeO₂Hx 和 δ-AlOOH 等。特别是 MgSiO₄H₂，由于其具有较宽的温压稳定区间，被认为是地球内部水输运的关键载体。然而，MgSiO₄H₂的晶体结构一直未被确定，这阻碍了对地球深部水循环过程的深入理解。

团队基于自主研发的 CALYPSO 晶体结构预测方法，预测了 MgSiO4H2 的两个高压候选晶体结构，其理论模拟的稳定区间和 XRD 数据与实验结果一致。在此基础上，团队构建了 MgSiO₄H₂ 和 AlOOH 的固溶体，发现其在广泛的温压区间内能够稳定存在，这一结果已被实验合作者证实。该研究不仅拓展了人们对地球深部水输运载体的认知，也为理解地球及超类地行星内部的水的循环和储存提供了重要参考。

图1. MgSiO₄H₂的晶体结构图和温压相图

论文第一作者为物质模拟方法与软件教育部重点实验室2018级博士生邵森，吉林大学吕健教授为共同一作，通讯作者为内华达大学陈长风教授，吉林大学刘兆东教授，王彦超教授和马琰铭院士。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、吉林大学高层次科技创新团队等项目的资助支持。

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.214101