|
Понимание магматических океанов Суперземли
|
|
|
|
Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США раскрыли новые подробности о границе между ядром и мантией Земли и аналогичных областях, обнаруженных на экзопланетах. Команда, возглавляемая Гийомом Мораром, ученым из Университетов Гренобля и Сорбонны во Франции, использовала рентгеновский лазер Linac с когерентным источником света (LCLS) для исследования поведения расплавленной породы в экстремальных условиях. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
"Это исследование знаменует собой значительный прогресс в нашем понимании глубоких недр Земли", - сказала соавтор и старший научный сотрудник SLAC Арианна Глисон. "Полученные результаты подчеркивают потенциал передовых рентгеновских методов для раскрытия скрытых секретов нашей планеты и за ее пределами".
|
|
|
|
Примерно в 1800 милях под поверхностью Земли находится бурлящая область магмы, зажатая между твердой мантией на основе силикатов и ядром, богатым расплавленным железом: граница между ядром и мантией. Это пережиток древних времен, примерно 4,3-4,5 миллиарда лет назад, когда вся планета была расплавлена. Хотя экстремальные давления и температуры в этом регионе затрудняют его изучение, он содержит информацию об истории происхождения Земли и дает представление о внутренних процессах планеты.
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи использовали передовые рентгеновские методы для воссоздания условий, ожидаемых в средней и нижней мантии экзопланет, которые в два-три раза больше Земли. Используя жесткие рентгеновские лучи с более высоким уровнем энергии, чем это было возможно ранее, исследователи смогли увидеть, как расположены атомы в расплавленной породе. Команда также использовала компьютерное моделирование для сравнения с экспериментальными данными, что позволило получить полное представление о свойствах расплавленных силикатов.
|
|
|
|
Один из неожиданных результатов был связан с ролью железа в расплавленной породе. Вопреки ожиданиям, изменение содержания железа не привело к существенному изменению плотности породы. Это открытие особенно важно для нашего понимания формирования Земли, поверхность которой когда-то была расплавленной породой, а разница в плотности между кристаллическими и расплавленными материалами существенно повлияла на развитие планеты.
|
|
|
|
Исследование также предполагает, что этот атомный отклик на сжатие может изменить свойства расплавов при давлениях, которые, как ожидается, будут обнаружены в магматических океанах суперземель, экзопланет с массой, почти в три раза превышающей массу Земли. Это потенциально может повлиять на их раннее развитие иначе, чем на развитие небольших скалистых планет, таких как Земля и Венера в нашей Солнечной системе
|
|
|
|
Исследование подчеркивает важность передовых экспериментальных инструментов для изучения условий высокого давления и высоких температур. Команда надеется, что их результаты приведут к дальнейшему развитию этих инструментов, открывая новые направления исследований в области наук о Земле и планетах.
|
|
|
|
"Теперь, когда мы знаем, что можем получать данные такого качества и достигать таких условий, мы хотим продвинуться дальше в изучении режимов работы экзопланет", - сказал Глисон. "Возможность создавать давление, в три раза превышающее давление в мантии Земли, является захватывающей. Это расширяет наше понимание свойств силикатов в экстремальных условиях, что имеет решающее значение как для изучения Земли, так и экзопланет".
|
|
|
|
Источник
|
