Uzak dünyaların derinliklerinde ne olur?

Gezegenimizin derinliklerinde yer alan fizik ve kimya, bildiğimiz şekliyle yaşamın varlığı için esastır. Fakat uzak dünyaların içlerinde hangi kuvvetler etki eder ve bu koşullar onların yaşanabilirliğini nasıl etkiler?

Carnegie Earth ve Planetary Laboratory tarafından yürütülen yeni çalışma, büyük, kayalık ötegezegenlerin iç kısımlarını anlamamız için önemli etkileri olan yeni bir kristal yapıyı ortaya çıkarmak için laboratuvar simülasyon yöntemlerini kullanıyor. Bulguları daha önce yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.

Carnegie Üniversitesi’nden baş yazar Rajkrishna Dutta, “Gezegenimizin iç dinamikleri, yaşamın gelişebileceği bir yüzey ortamını sürdürmek için çok önemlidir – manyetik alanımızı yaratan ve atmosferimizin bileşimini şekillendiren jeodinamoyu yönlendirir.” “Süper karasal gezegenler gibi büyük, kayalık ötegezegenlerin derinliklerindeki koşullar daha da aşırı olurdu.”

Silikat mineralleri, Dünya’nın katmanlarının çoğunu oluşturur ve yoğunluk hesaplamalarına göre, diğer kayalık gezegenlerin iç kısımlarının da önemli bir bileşeni olduğuna inanılır. Yeryüzünde, aşağıdaki silikatlarda yapısal değişiklikler meydana gelir. yüksek basınç Sıcaklık koşulları, üst ve alt manto arasındakiler gibi, Dünya’nın derinliklerindeki ana sınırları tanımlar.

Carnegie’den Sally John Tracy, Ron Cohen, Francesca Mussi, Kai Lu ve Jing Yang’ın yanı sıra Nevada Las Vegas Üniversitesi’nden Pamela Burnley, Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan Dean Smith ve Yu Ming ile Stella Chariton’dan oluşan araştırma ekibi ve Chicago Üniversitesi’nden Can Vitaly Brakabenka, Princeton Üniversitesi’nden Thomas Duffy, uzak dünyalardaki koşulları taklit eden koşullar altında yeni silikat biçimlerinin ortaya çıkışını ve davranışını araştırmakla ilgileniyor.

Duffy, “On yıllardır, Carnegie araştırmacıları, küçük malzeme örneklerini muazzam basınçlar ve yüksek sıcaklıklar altına yerleştirerek gezegenlerin iç koşullarını yeniden yaratmaya öncülük ettiler.” Dedi.

Ancak bilim adamlarının laboratuvarda ötegezegenlerin iç koşullarını yeniden yaratma yeteneğinin sınırları vardır. Teorik modelleme, Dünya kütlesinin en az dört katı olan kayalık ötegezegenlerin mantolarında bulunması beklenen basınçlar altında yeni silikat fazlarının ortaya çıktığını gösterdi. Ancak bu değişim henüz fark edilmedi.

Bununla birlikte, germanyum silikona iyi bir alternatiftir. İki element benzer kristal yapılar oluşturur, ancak germanyum, laboratuvar deneylerinde daha kontrol edilebilen daha düşük sıcaklık ve basınçlarda kimyasal fazlar arasında bir geçişe neden olur.

Magnezyum Granit, Mg ile Çalışmak₂coğrafi₄en bol bulunan mantolardan birine benzer silikat mineralleriBu makalede ekip, süper Dünyaların ve büyük kayalık ötegezegenlerin olası mineralleri hakkında bilgi toplamayı başardı.

Normal atmosfer basıncının yaklaşık iki milyon katı altında, sekiz oksijene bağlı germanyum içeren farklı bir kristal yapıya sahip yeni bir faz ortaya çıktı.

Cohen, “Bana en ilginç gelen şey, iki çok farklı element olan magnezyum ve germanyumun yapıda birbirinin yerini almasıdır” dedi.

Ortam koşulları altında, çoğu silikat ve germanyum, bir merkezi silikon veya diğer dört atoma bağlı germanyum olan tetrahedral bir yapı olarak adlandırılır. Ancak, aşırı koşullarda bu değişebilir.

Tracy, “Aşırı basınçlar altında, silikatların dört yerine altı bağa yönelik bir yapıyı üstlenebileceğinin keşfinin, bilim adamlarının Dünya’nın derin dinamiklerini anlamaları açısından oyunun kurallarını tamamen değiştirdiğini” açıkladı. “Sekiz katlı bir eğilimin keşfi, iç ötegezegenin dinamikleri hakkında nasıl düşündüğümüz konusunda benzer şekilde devrimci sonuçlara sahip olabilir.”