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目前诸多的证据表明，外地核中除了主要成分铁(Fe)之外，同时含有10wt％的原子量小于Fe的轻元素，例如氧(O)、硫(S)、硅(Si)等。然而，外地核中究竟含有何种轻元素？这些轻元素的存在对地球磁场的形成机理和外地核的温度分布，乃至地幔柱形成与地幔对流有何影响？是目前地球动力学研究的热点科学问题。但是以人类目前的技术而言，还不能直接获取来自地球深部的样品，一般实验也难于达到地球深部条件下的温度和压力。而高温高压科学与技术为限定外地核的组分提供了重要途径，其原理就是通过高温高压技术将外地核候选物质置于高温高压环境下测量其密度和声速，并在相同的环境下与外地核的密度和声速相比较，来限定外地核中的主要轻元素。
根据Fe-O-S体系（Fe90O8S2和Fe92.5O2.2S5.3）在高温高压下的状态方程和声速实验数据，Huang等人(Nature，2011)发现Fe90O0.5S9.5体系的密度和声速在相同的环境下与外地核的密度和声速更匹配，因此他们建议外地核是贫氧的。根据地球化学研究成果，外地核中S的含量不能超过2wt％，所以外地核极有可能是Fe-S-Si体系。但是在研究Fe-S-Si体系之前，非常有必要系统研究在高温高压下S对纯铁的状态方程、声速和熔化温度的影响。这是因为目前有关Fe-S体系在高温高压下的声速数据却鲜有报道。而对于S元素在高压下对纯铁熔化温度的影响，目前的研究结果也只是定性描述。因此在前期的工作基础上，本文选取Fe88.2S11.8(Fe/FeS混合物，Fe/FeS质量百分比:67.66/32.34)作为研究对象，利用动高压加载技术对其声速进行了测量，并取得了部分创新性成果。本文的研究内容主要包含以下4个方面:
1.用可加性方法对多种铁合金的Hugoniot线分别进行了计算，并将计算结果与实验测量结果进行了对比，发现计算结果与实验测量的Hugoniot线是一致的。从而进一步证明了可加性方法能够准确预估混合物的Hugoniot线，这对外地核候选物质状态方程的研究具有重要意义。
2.利用动高压加载技术测量Fe88.2S11.8样品在高压下的声速。应用反碰法和光分析技术，在40GPa～210GPa压强范围内测量了Fe88.2S11.8样品的纵波和体波声速，首次给出了Fe-S体系在高温高压下的声速测量数据。通过实验数据对比发现，Fe88.2S11.8体系的体波声速在高压下要明显高于纯铁的体波声速，但是要小于Fe90O8S2的体波声速。由此可见O对Fe的声速的影响要大于S。
3.高压下Fe88.2S11.8熔化行为的研究。根据上述压缩波随压强的变化趋势，发现Fe88.2S11.8体系在110Gpa由纵波声速完全变为体波声速，即在该压强点恰好完全熔化。根据能量守恒，该压强点的平衡熔化温度为2260K。以该点为参考点,通过Lindemman熔化定律可以得到Fe88.2S11.8体系在高压下的熔化温度。与已有的Fe-S、Fe-O和Fe-O-S体系的高压熔化曲线进行对比，首次发现S元素的含量与纯铁熔化温度的降低基本成线性关系，而O元素几乎不影响纯铁的熔化温度。此研究结果对外地核的温度剖面限定具有重要意义。
4.外地核温度和压强环境下Fe-S体系的密度和体波声速的研究。根据已有的Fe和FeS的状态方程及热力学参数，对Fe88.2S11.8混合物的密度和声速进行理论分析和数值模拟计算，发现与实验测量结果是一致的，表明上述热力学方法和所用相关参数是合理、准确的。利用上述方法迸一步计算了Fe-S体系在外地核下的密度和声速。同Fe88.2S11.8相比，Fe90S10体系的密度和声速与外地核的密度和声速更加匹配。这进一步证实了Huang等人(Nature，2011)的推论正确性，即外地核是贫氧的。综合地球化学的研究成果，外地核中S的含量不能超过2wt％，因此外地核极有可能是Fe-S-Si体系。