Роль заліза в екзопланетах
Відкриття понад 4500 позасонячних планет викликало потребу в моделюванні їх внутрішньої структури та динаміки. Як виявилося, залізо відіграє ключову роль.
Про це розповідають у Ліверморській національній лабораторії ім. Лоуренса (LLNL), США, передають OstanniPodii.com.
Вчені використовували лазери у Національному комплексі лазерних термоядерних реакцій (NIF) для експериментального визначення кривої плавлення під високим тиском і структурних властивостей чистого заліза до 1000 ГПа (майже 10 000 000 атмосфер), що в три рази перевищує тиск внутрішнього ядра Землі та майже в чотири рази більше, ніж у будь-яких попередніх експериментах. Результати дослідження були опубліковані в журналі Science.
Команда провела серію експериментів, що імітують умови, які спостерігаються для кількості заліза, що спускається до центру ядра суперземлі. Експерименти були виділені в рамках програми NIF "Наука відкриттів", яка є відкритою та доступною для всіх дослідників.
«Значне багатство заліза всередині кам′янистих планет робить необхідним зрозуміти властивості та реакції заліза за екстремальних умов глибоко в ядрах більш масивних планет, подібних Землі», — сказав Рік Краус, фізик LLNL та провідний автор опублікованої роботи. «Крива плавлення заліза має вирішальне значення для розуміння внутрішньої структури, теплової еволюції, а також потенціалу магнітосфер, що генеруються динамо».
Вважається, що як і на Землі, магнітосфера є важливим компонентом придатних для життя планет земної групи. Магнітодинамо Землі генерується при конвекції у рідкому залізному зовнішньому ядрі, яке оточує внутрішнє ядро з твердого заліза, і живиться за рахунок прихованого тепла, що виділяється під час твердіння заліза.
Оскільки залізо займає важливе місце у складі планет земної групи, для прогнозування того, що відбувається в їх надрах, потрібні докладні та точні фізичні властивості при екстремальних тисках і температурах. Властивістю заліза першого порядку є температура плавлення, яка все ще обговорюється для умов надр Землі. Крива плавлення - це найбільший реологічний перехід, який може зазнати матеріал, від матеріалу з міцністю до матеріалу без міцності. Саме тут тверде тіло перетворюється в рідину, а температура залежить від тиску заліза.
Під час експериментів команда визначила тривалість дії динамо під час затвердіння ядра до гексагональної щільно упакованої структури в екзопланетах-суперземлях.
«Ми виявили, що екзопланети земної групи з масою у чотири-шість разів більше Землі матимуть найдовші динамо, які забезпечують важливий захист від космічного випромінювання», — відмітив Краус.
Краус сказав: «Крім нашого інтересу до розуміння життєпридатності екзопланет, методика, яку ми розробили для заліза, буде застосована до більш програмно релевантних матеріалів у майбутньому», включаючи Програму США з управління запасами.
Крива плавлення є неймовірно чутливим обмеженням для рівняння моделі стану.
Команда також отримала докази того, що кінетика затвердіння в таких екстремальних умовах є швидкою, і для переходу з рідини у тверде потрібно всього наносекунди, що дозволяє команді спостерігати рівноважну межу фази. «Це експериментальне розуміння покращує наше моделювання залежної від часу реакції матеріалу для всіх матеріалів», — зазначив Краус.
Крім команди LLNL, вклад у дослідження зробили вчені з Університету Іллінойсу в Чикаго, Інституту науки Карнегі, Рочестерського університету, Сандійської національної лабораторії, Каліфорнійського технологічного інституту, Каліфорнійського університету Девіса та Каліфорнійського університету Лос-Анджелеса.
! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.
Останні новини
17:40, 7 жовтня 2024 р. 8-13 жовтня в Києві відбудуться продуктові ярмарки | ||
06:26, 4 жовтня 2024 р. Вчені відкрили планету, що обертається навколо найближчої до н... | ||
12:52, 4 жовтня 2024 р. Мільйони доларів в тумбочці, нерухомість в Австрії, Іспанії, Т... | ||
09:50, 5 жовтня 2024 р. Телескоп TESS виявив рекордне зоряне тріо | ||
15:32, 5 жовтня 2024 р. На Донеччині збито, попередньо, російський важкий ударний БпЛА... | ||
21:39, 11 жовтня 2024 р. Габбл і Нові горизонти одночасно націлилися на Уран для подаль... | ||
06:26, 4 жовтня 2024 р. Вчені відкрили планету, що обертається навколо найближчої до н... | ||
08:49, 26 вересня 2024 р. Вебб виявив на пухкій екзопланеті несподівану асиметрію її атм... | ||
05:43, 1 серпня 2024 р. Астрофізики побудували модель, яка пояснює швидке формування п... | ||
20:32, 18 липня 2024 р. Екзопланета, спіймана на шпильковому повороті, сигналізує про... | ||