物理学 > 计算物理
[提交于 2025年6月16日
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标题: 地球上级地幔中非生物来源碳氢化合物的反应
标题: Reactions of abiogenic hydrocarbons in Earth's upper mantle
摘要: 地球内部烃类燃料的形成传统上被认为是具有生物成因起源;然而,越来越多的证据表明,一些轻质烃类可能并非源自生物过程,而是无机成因。 人们普遍认为费舍尔-托普希(Fisher-Tropsch-type, FTT)反应——通常指地质学意义上无机碳转化为有机物质的过程——也可能发生在地球内部,但深部环境中的水相条件和缺乏工业催化剂表明,该反应与化学工业中的过程可能截然不同。 在这里,我们进行了广泛的从头算分子动力学(ab initio molecular dynamics, AIMD)模拟(>2.4纳秒),以研究在10-13吉帕斯卡(GPa)压力和1000-1400开尔文(K)温度下干混合物以及水溶液中的FTT合成反应。我们发现,在没有任何催化剂的情况下,通过CO的聚合反应可以无机合成出含C、O、H的大分子烃类相关物种。 超临界水,广泛存在于地球深处,不会阻止有机分子的形成,但会限制产物的大小和碳的还原程度。 我们的研究表明,在地幔流体中存在一条之前未被认识的无机成因的烃类合成途径。 这些含碳流体有可能从深层迁移到较浅的地壳储层,从而参与深部碳循环,影响地表碳预算,并可能成为一种新的能源来源。
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