Новосибирский ученый Павел Гаврюшкин совершил прорыв в изучении глубинных процессов Земли, открыв новый класс химических соединений — ортокарбонаты. Это открытие, ставшее результатом десятилетней работы, принципиально меняет понимание глобального цикла углерода.
Ученый изучал поведение карбонатов — минералов, которые образуются на океанических плитах и затем погружаются вглубь мантии в ходе геологического процесса субдукции. В этих зонах они испытывают колоссальное давление до 125 ГПа и нагрев до 3000 Кельвинов. До недавнего времени оставалось загадкой, какие именно превращения с ними происходят на таких глубинах.
Целью работы было выяснить, как меняется атомная структура карбонатов при высоких давлениях и температурах, аналогичных условиям земной мантии. Если приповерхностные структуры известны уже более века, то их глубокомантийные аналоги начали изучать недавно, и здесь еще много неизвестного. Изучить это можно двумя путями: дорогостоящими физическими экспериментами на сложном оборудовании (синхротроны, алмазные ячейки) или с помощью компьютерного моделирования — менее затратного и более гибкого метода. В данной диссертации использовались оба подхода: были проведены как расчеты, так и практические эксперименты.
С помощью теоретического моделирования на суперкомпьютерах Гаврюшкин предсказал, что при экстремальных условиях атомная структура карбонатов претерпевает радикальные изменения. Углерод в них меняет координацию с треугольной на тетраэдрическую, что аналогично превращению графита в алмаз. Это приводит к образованию принципиально новых соединений — ортокарбонатов. Данные расчетов были блестяще подтверждены в экспериментах, проведенных на синхротронных источниках в Японии, США, Германии и России.
Открытие ортокарбонатов показывает, что в глубинных оболочках Земли может происходить не просто разложение карбонатов, а образование новых стабильных соединений, которые влияют на перенос и хранение углерода. Это ключевой элемент для понимания всего углеродного цикла планеты, включая возвращение углекислого газа в атмосферу через вулканическую деятельность. Работа Павла Гаврюшкина вносит весомый вклад в современную кристаллохимию и расширяет знания о процессах, происходящих в недрах Земли на недостижимых для прямого наблюдения глубинах.
Ранее ученые Новосибирского государственного университета предложили новый способ изготовления изделий для хранения взрывоопасных веществ.
