Достижения в астрономических наблюдениях привели к открытию необычайного количества внесолнечных планет, некоторые из которых, как полагают, имеют каменистый состав, похожий на Землю. Более подробное изучение их внутренней структуры может дать важные подсказки об их потенциальной пригодности для жизни.
«Из-за ограниченного объема доступных данных большинство моделей внутренней структуры скалистых экзопланет предполагают увеличенную версию Земли, состоящую из железного ядра, окруженного мантией, в которой преобладают силикаты и оксиды. Однако этот подход в значительной степени игнорирует различные свойства составляющих материалов, которые могут иметь при давлениях, превышающих те, которые существуют внутри Земли».
Федерика Коппари, физик
Используя гигантские лазеры на лазерной установке Omega в Университете Рочестера, исследователи сжали образец оксида железа до почти 7 мегабар (или Мбар, что в 7 миллионов раз превышает атмосферное давление Земли), условия, ожидаемые в недрах скалистых экзопланет, примерно в пять раз более массивных, чем Земля. Они направили дополнительные лазеры на небольшую металлическую фольгу, чтобы создать короткий импульс рентгеновских лучей, достаточно яркий, чтобы позволить им сделать снимок дифракции рентгеновских лучей сжатого образца.
Точное время имеет решающее значение, поскольку состояние пикового давления сохраняется не более миллиардной доли секунды. Поскольку дифракция рентгеновских лучей уникально подходит для измерения расстояния между атомами и того, как они организованы в кристаллическую решетку, команда обнаружила, что когда оксид железа сжимается до давления, превышающего 3 Мбар (давление земного ядра) он переходит в другую фазу, где атомы более плотно упакованы.
Объединив новые данные с предыдущими измерениями оксида магния, еще одного ключевого компонента каменистых планет, команда построила модель, чтобы понять, как фазовый переход в оксиде железа может повлиять на их способность смешиваться. Они обнаружили, что мантия больших экзопланет земного типа может сильно отличаться от того, что имеет совсем другую вязкость, электропроводность и реологические свойства.
Более экстремальные условия, ожидаемые внутри больших скалистых суперземель, способствуют появлению новой сложной минералогии, в которой составляющие материалы смешиваются (или не смешиваются), текут и деформируются совершенно иначе, чем в мантии Земли. Смешивание не только играет роль в формировании и эволюции планеты, но также существенно влияет на реологию и проводимость, которые в конечном итоге связаны с ее обитаемостью.
Забегая вперед, ожидается, что это исследование будет стимулировать дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования, направленные на понимание свойств смешивания составляющих материалов при беспрецедентных давлениях и температурных условиях.
Читать еще:
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.
Самый большой в мире айсберг разрушился, осколки устремились на север. Это опасно?
В Корее создали солнечную панель, которую можно свернуть в рулон.
Посмотрите на изображение Марса из 8 триллионов пикселей.