Фазовое равновесие в частично открытых системах под давлением: разложение стехиометрического оксида GeO2

В работе обсуждаются особенности поведения сильно сжатого вещества в частично открытых термодинамических системах. В отличие от замкнутых систем для открытых необходимо учитывать временной фактор, причем эффективное давление для различных частей системы может быть разным. Данный аспект оказывается актуальным для многих экспериментов при высоких давлениях и чрезвычайно важен для геофизики, поскольку небесные тела не являются замкнутыми системами по отношению к своим компонентам. В качестве демонстрации необычного поведения частично открытых систем представлены результаты по разложению при нагревании под давлением стехиометрического оксида GeO₂. Показано, что при умеренно высоких давлениях до 100 кбар определяющим фактором для возможной реакции разложения соединений с легкими элементами в большинстве случаев является высокая энтропия летучего компонента, в то время как в мегабарной области давлений более важным становится соотношение удельных объемов компонентов реакции. Результаты работы позволяют предположить, что реакции разложения соединений с летучими компонентами при сверхвысоких давлениях и высоких температурах могут служить источником газовой оболочки планет. В частности, разложение оксидов железа, кремния и магния в недрах Земли может служить геологическим источником кислорода земной атмосферы в дополнение к известному биогенному источнику. В рамках данной гипотезы предложена альтернативная модель образования металлического ядра Земли.