遠い世界の奥深くで何が起こるのでしょうか？

私たちの惑星の奥深くで起こっている物理学と化学は、私たちが知っているように、生命の存在の基本です。 しかし、遠い世界の内部ではどのような力が作用し、これらの条件は彼らの居住性にどのように影響しますか？

カーネギー地球惑星研究所が主導する新しい研究では、実験室のシミュレーション手法を使用して、大きな岩の多い太陽系外惑星の内部の理解に大きな影響を与える新しい結晶構造を明らかにしています。 彼らの調査結果は以前に公開されています 国立科学アカデミーの議事録。

カーネギー大学の筆頭著者であるRajkrishnaDuttaは、次のように説明しています。 「超地球型惑星のような大きくて岩だらけの太陽系外惑星の深部で見られる条件は、さらに極端になるでしょう。」

ケイ酸塩鉱物は地球の層の大部分を構成しており、それらの密度の計算に基づいて、他の岩石惑星の内部の主要な構成要素であると考えられています。 地球上では、下のケイ酸塩に構造変化が起こります 高圧 温度条件は、上部マントルと下部マントルの間など、地球内部の深部にある主要な境界を定義します。

研究チーム-カーネギーのサリー・ジョン・トレーシー、ロン・コーエン、フランチェスカ・ムッシ、カイ・ルー、ジン・ヤン、ネバダ大学ラスベガス校のパメラ・バーンリー、アルゴンヌ国立研究所のディーン・スミスとユー・ミン、ステラ・チャリトンシカゴ大学のCanVitalyBrakabenkaプリンストン大学のThomasDuffyは、遠い世界のケイ酸塩を模倣した条件下での新しい形態のケイ酸塩の出現と挙動の調査に関心を持っています。

「何十年もの間、カーネギーの研究者たちは、物質の小さなサンプルを巨大な圧力と高温の下に置くことによって、惑星の内部状態を再現することを開拓してきました」とダフィーは言いました。

しかし、実験室で太陽系外惑星の内部状態を再現する科学者の能力には限界があります。 理論的モデリングは、地球の質量の少なくとも4倍である岩石の太陽系外惑星のマントルに存在すると予想される圧力の下でケイ酸塩の新しい相の出現を示しました。 しかし、この変化はまだ気づかれていません。

ただし、ゲルマニウムはシリコンの優れた代替品です。 2つの元素は同様の結晶構造を形成しますが、ゲルマニウムはより低い温度と圧力で化学相間の遷移を引き起こします。これは、実験室での実験でより制御することができます。

花崗岩マグネシウム、Mgでの作業₂ジオ₄、最も豊富なマントルの1つに似ています ケイ酸塩鉱物この記事では、チームはスーパーアースと大きな岩石の太陽系外惑星の可能な鉱物についての情報を集めることができました。

通常の大気圧の約200万倍の圧力下で、8つの酸素に結合したゲルマニウムを含む明確な結晶構造を持つ新しい相が現れました。

「私にとって最も興味深いのは、2つの非常に異なる元素であるマグネシウムとゲルマニウムが構造内で互いに置き換わっていることです」とコーエン氏は述べています。

周囲条件下では、ほとんどのケイ酸塩とゲルマニウムは、いわゆる四面体構造に組織化されており、1つの中央のシリコンまたはゲルマニウムが他の4つの原子に結合しています。 ただし、極端な条件下では、これは変わる可能性があります。

トレーシーは、「極度の圧力の下で、ケイ酸塩が4つではなく6つの結合に向けられた構造をとることができるという発見は、地球の深いダイナミクスの科学者の理解の点で完全なゲームチェンジャーでした」と説明しました。 「8倍の傾向の発見は、内側の太陽系外惑星のダイナミクスについて私たちがどのように考えるかについて、同様に革命的な意味を持つ可能性があります。」