Ce se întâmplă pe suprafața planetelor de gheață?

Repere includ o diagramă redusă a unei subplanete Neptun bogate în apă, în portocaliu, interacțiunea dintre un strat profund de H2O și mantaua stâncoasă de dedesubt. Credit: S. Speziale / GFZ

Oceanele adânci dezintegrează cojile stâncoase ale planetelor de apă-gheață

Ce se întâmplă pe suprafața planetelor de gheață? Există apă lichidă și, dacă da, cum interacționează cu planeta stâncoasă fundul mării?”Noile experimente arată că pe planetele de gheață de apă de aproximativ șase ori dimensiunea Pământului nostru, apa leșiază selectiv magneziul din roci minerale tipice. Condiții cu presiuni de o sută de mii de atmosfere și temperaturi peste o mie de grade Celsius au fost recreați într-un laborator și au imitat planete similare, dar erau mai mici Neptun și Uranus.

Mecanisme de interacțiune a rocilor terestre de apăSuprafața este foarte populară, iar imaginea ciclului complex al lui H2O și interiorul profund al planetelor noastre terestre se îmbunătățește constant. Cu toate acestea, nu știm ce se întâmplă la interfața dintre H fierbinte și dens2Cochilii stâncoase adânci ale planetelor O și gheață de apă la presiuni și temperaturi mai mari decât la fundul celor mai adânci oceane de pe Pământ. În sistemul solar, Neptun și Uranus sunt clasificate ca gheață uriașă; au un strat gros exterior de gheață de apă, care se află sub un strat adânc de rocă și încă se discută dacă temperatura interfeței este suficientă pentru a forma apă lichidă.

O echipă internațională de cercetare condusă de Taehyun Kim de la Universitatea Yonsei (Coreea) din Seul, inclusiv oameni de știință de la Universitatea din Arizona DESY, Laboratorul Național Argonne și Sergio Speziale, Centrul German de Cercetare GFZ pentru Geoștiințe, au efectuat o serie de provocări experimentale la PETRA III (Hamburg) și Advanced Photon Source (Argonne, SUA) pentru mineralul de apă din oxid de magneziu (MgO) din anumite, și anume feropericlază (Mg, Fe) O și olivină (Mg, Fe)2SiO4 La presiuni cuprinse între 20 și 40 Gigapascal (GPa). Presiunea atmosferică a pământului și temperaturile peste 1500 K sunt de 200.000 până la 400.000 de ori aceleași ( 1230 °C), condițiile de la interfața dintre oceanele adânci și mantaua stâncoasă din clasa inferioară a Neptunului pe planetele de apă.

Sergio Speziale spune: Aceste descoperiri deschid noi scenarii pentru istoria termică a planetelor mari înghețate precum Neptun și Uranus. „Rezultatele acestei cercetări sunt publicate în revista științifică Astronomia naturii.

Ferroperlass sau bucăți mici de pulbere de olivină au fost încărcate cu apă într-o cameră mică de probă (mai puțin de un milimetru în diametru) găurită în folie de metal și strânsă între două perechi de diamante de calitate gem folosind o celulă de nicovală de diamant (DAC). Probele au fost încălzite prin strălucirea unui laser cu infraroșu prin nicovală diamantată. Difracția cu raze X a sincronului a fost utilizată pentru a determina transformarea și fractura mineralelor cauzate de reacțiile cu apa.

S-a observat scăderea bruscă a semnalului inițial de difracție minerală și apariția de noi faze solide, inclusiv brucita (hidroxid de magneziu) pe parcursul ciclurilor de încălzire și acoperire. Sergio Special a explicat: Aceasta a demonstrat apariția reacțiilor chimice și dizolvarea componentei atât a feropericlazei, cât și a oxidului de magneziu din olivină; dizolvarea a fost cea mai puternică între 20 și 40 Gigapascal și un interval de temperatură de presiune între 1250 și 2000 Kelvin. “

Detaliile procesului de reacție și separarea chimică consecventă a MgO de fazele reziduale au fost confirmate prin microscopie electronică cu scanare profundă (SEM) și spectroscopie cu raze X a probelor recuperate. La aceste presiuni și temperaturi extreme, solubilitatea oxidului de magneziu atinge niveluri similare de sare în condiții ambientale ”, spune Sergio Special.

Oamenii de știință au ajuns la concluzia că MgO este o soluție intensivă la interfața H.2Straturile O și mantelele stâncoase de mai jos pot forma subplane sub-Neptun bogate în apă, de dimensiunea și compoziția potrivite, cum ar fi TRAPPIST-1f, un gradient chimic în fazele calde timpurii ale planetelor.istorie. Acești gradienți cu o distribuție distinctă a oxidului de magneziu pe fundul mării al planetei pot fi parțial conservați pe o lungă evoluție de răcire. Resturile unei suprafețe inițiale relativ scăzute între apă și material stâncos pot fi, de asemenea, conservate timp de miliarde de ani pe planete mari înghețate de dimensiunea lui Uranus în timpul acumulării planetei.

Referință: „Amestecarea scării atomice între MgO și H2O în interiorul profund al planetelor bogate în apă “de Taehyun Kim, Stella Chariton, Vitali Prakapenka, Anna Pakhomova, Hanns-Peter Liermann, Zhenxian Liu, Sergio Speziale, Sang-Heon Shim și Yongjae Lee, 17 mai 2021, Astronomia naturii.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01368-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.