_ Studiul arată că oxidul de magneziu suferă o evoluție dinamică tranziția când vine vorba de exoplanete super-Pământ

Cercetătorii de la Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) și Universitatea Johns Hopkins au dezvăluit noi secrete despre interioarele exoplanetelor super-Pământ, revoluționând potențial înțelegerea noastră asupra acestor lumi îndepărtate. .

Principalul acestei lucrări, oxidul de magneziu (MgO), o componentă crucială a mantalei inferioare a Pământului, se crede că joacă un rol similar în mantalele exoplanetelor masive stâncoase. Cunoscut pentru structura sa cristalină simplă de sare gemă (B1) și semnificația geofizică, comportamentul MgO în condiții extreme i-a intrigat mult timp pe oamenii de știință.

Super-Pământurile, planete cu mase și raze mai mari decât Pământul, dar mai mici decât giganții de gheață precum Neptun, se deduce adesea că au compoziții similare cu planetele terestre din sistemul nostru solar. Având în vedere presiunile și temperaturile extreme din mantaua lor, este de așteptat ca MgO să se transforme din structura sa B1 într-o structură de clorură de cesiu (B2). Această transformare modifică semnificativ proprietățile MgO, inclusiv o scădere dramatică a vâscozității, care poate afecta drastic dinamica internă a planetei.

Pentru a identifica presiunea la care are loc această tranziție, echipa LLNL și colaboratorii au conceput o nouă platformă experimentală. . Această platformă combină compresia cu șoc laser cu măsurători simultane ale presiunii, structurii cristaline, temperaturii, texturii microstructurale și densității — o abordare fără precedent.

Efectuarea a 12 experimente la instalația laser Omega-EP de la Laboratorul Universității din Rochester pentru Laser Energetics, oamenii de știință au comprimat MgO la presiuni ultra-înalte de până la 634 GPa (6,34 milioane de atmosfere) timp de câteva nanosecunde. Folosind o sursă de raze X în nanosecunde, ei au sondat structura atomică a MgO în aceste condiții.

Rezultatele au fost izbitoare: tranziția de fază B1 la B2 în MgO a avut loc în intervalul de presiune 400-430 GPa la un temperatură arzătoare de aproximativ 9.700 K. Dincolo de 470 GPa, s-a observat coexistența B2-lichid, cu topire completă la 634 GPa.

„Acest studiu oferă primele constrângeri directe la nivel atomic și termodinamic ale presiune-temperatură. debutul transformării de fază B1 în B2 și reprezintă datele de difracție de raze X la cea mai înaltă temperatură înregistrate vreodată”, a declarat Ray Smith, om de știință LLNL, autor al unei lucrări publicate în Science Advances. „Aceste date sunt esențiale pentru dezvoltarea modelelor precise ale proceselor interioare supra-Pământului.”

Tranziția B1-B2 este un model pentru alte transformări structurale de fază, atrăgând decenii de cercetări teoretice concentrate pe căile atomice care facilitează aceasta schimbare. Folosind un model direct pentru a simula condițiile de difracție de raze X, echipa de cercetare a reușit să clarifice mecanismul tranziției B1–B2 în MgO.

„Datele noastre de difracție de raze X oferă măsurători directe ale atomului- modificări ale nivelului de MgO sub compresie de șoc și prima determinare a unui mecanism de tranziție de fază la presiunile profunde ale mantalei exoplanetelor super-Pământ”, a spus cercetătorul LLNL Saransh Soderlind.

Alți contribuitori la studiu includ oamenii de știință LLNL Marius Millot, Dayne. Fratanduono, Federica Coppari, Martin Gorman și Jon Eggert și colaboratori de la Universitatea Johns Hopkins, Universitatea din Rochester, Universitatea Princeton și Laboratorul național de accelerație SLAC.

(Fluierul)