에히메 대학의 니시마 노스케 교수 연구 그룹 (그 밖에 도쿄 공업 대학, 도쿄 대학 등)은 지구 맨틀 깊은 초고온 고압 환경에서 안정적인 철, 물, 산소로 구성된 새로운 결정 구조의 수산화철 존재를 세계에서 처음으로 밝혔다.연구 성과는 국제 과학 잡지 'Nature'(온라인판)에 발표되었다.
지구 내부에 저장할 수 있는 물의 질량은 지구 표층의 해수의 수배라고도 추정된다.물은 지구표층에서 암석과 반응하여 함수광물을 만들고, 플레이트의 침몰에 의해 지구심부의 맨틀(깊이 30~2,900킬로미터)로 운반된다.그러나 물수송을 담당하는 수산화철(함수광물의 일종)은 깊이 1,900킬로미터에 해당하는 80만 기압으로 탈수분해하여 그 이상의 깊이로 물을 운반할 수 없다고 여겨졌다.
이번 연구그룹은 슈퍼컴퓨터 '교' 등에서 양자역학에 근거한 이론계산을 실시해 80만 기압 부근에서 수산화철이 분해되는 것이 아니라 파이라이트(황철광)형 결정 구조로 변화할 것으로 예측했다.대형방사광시설 SPring-8에 있어서 초고압발생장치를 이용하여 수산화철에 지구맨틀 심부에 상당하는 고압력을 가하여 이론 예측된 결정구조 변화와 그 구조 중의 수소의 존재를 실증하였다.
이 결과는 지구 맨틀 심부에서 수산화철이 탈수분해된다는 종래의 학설을 뒤집는 발견이며, 지구 심부에서의 물의 역할과 순환의 해명이 기대된다.이번에 입증한 새로운 구조의 수산화철은 맨틀과 중심핵의 경계의 고압력 하에서도 안정적으로 존재할 가능성이 강하고, 지구 심부에서의 물의 대순환과 맨틀핵 경계에서의 맨틀 상승류(플룸) 의 발생, 또 지구중심핵의 주요물질인 용융철에의 물의 혼입 등 지구심부의 물질구성이나 운동에 크게 영향을 준다고 생각된다.
