Como os astrônomos continuar a encontrar novos planetas rochosos em torno de estrelas distantes, os físicos de alta pressão está considerando o que os interiores desses planetas pode ser e como a química pode ser diferente da encontrada na Terra. Novo trabalho de uma equipe que inclui três cientistas Carnegie demonstra que diferentes compostos de magnésio poderia ser abundante dentro de outros planetas em relação à Terra. Seu trabalho é publicado por relatórios científicos.
Oxigênio e magnésio são os dois elementos mais abundantes no-manto da Terra. No entanto, quando os cientistas estão prevendo as composições químicas dos planetas rochosos, terrestres fora do nosso próprio Sistema Solar, eles não devem assumir que outros planetas rochosos teria parecido com a Terra mineralogia do manto, de acordo com uma equipe de pesquisa incluindo o Carnegie Sergey Lobanov, Nicholas Holtgrewe e Alexander Goncharov.
Estrelas que têm planetas rochosos são conhecidos por variar em composição química. Isto significa que os mineralogias destes planetas rochosos são, provavelmente, diferentes uns dos outros e da nossa própria terra, bem. Por exemplo, o conteúdo de oxigênio elevadas foram observadas nas estrelas que abrigam planetas rochosos. Como tal, o oxigênio pode ser mais abundante no interior de outros planetas rochosos, porque a composição química de uma estrela afetaria as maquiagens químicas dos planetas que se formaram em torno dele. Se um planeta é mais oxidada do que a terra, então isso poderia afectar a composição dos compostos encontrados no seu interior, também, incluindo os compostos de magnésio que são o objecto do presente estudo.
O óxido de magnésio, MgO, é conhecido por ser extremamente estável, mesmo sob pressões muito elevadas. E não é reactivo sob as condições encontradas no manto inferior da Terra. Considerando que o peróxido de magnésio, mg O2, pode ser formada no laboratório sob concentrações de alta oxigénio, mas é altamente instável quando aquecido, como poderia ser o caso, com um interior planetária.
A imagem abaixo mostra a estrutura de cristal de peróxido de magnésio, mgO2, cortesia de Sergey Lobanov, criado usando o programa de K. Momma para desenhar estruturas cristalinas. (Sergey Lobanov)
Cálculos teóricos anteriores tinham indicado que o peróxido de magnésio se tornaria estável sob condições de alta pressão. Tomando essa idéia um passo adiante, a equipe partiu para testar se o peróxido de magnésio estável poderia ser sintetizado sob condições extremas que imitam interiores planetários.
Usando uma célula de diamante-bigorna aquecida a laser, trouxeram amostras muito pequenas de óxido de magnésio e de oxigénio a diferentes pressões destinadas a imitar interiores planetários, a partir da pressão ambiente até à pressão atmosférica normal de 1,6 milhões de vezes (0-160 gigapascais), e aqueceu-los a temperaturas acima de 3140 graus Fahrenheit (2000 Kelvin). Eles descobriram que, sob pressão de cerca de 950.000 vezes o normal atmosférica (96 gigapascais) e a temperaturas de 3.410 graus centígrados (2150 graus Kelvin), óxido de magnésio reage com o oxigénio para formar peróxido de magnésio.
"Nossos resultados sugerem que o peróxido de magnésio pode ser abundante em mantos e núcleos de planetas rochosos fora do nosso Sistema Solar extremamente oxidados", disse Lobanov, o principal autor do artigo "Quando desenvolvemos teorias sobre planetas distantes, é importante que nós não assumir a sua química e mineralogia é parecido com a Terra. "
"Estes resultados fornecem mais um exemplo das maneiras que os experimentos de laboratório de alta pressão pode nos ensinar sobre não só o nosso próprio planeta, mas potencialmente sobre os distantes assim", acrescentou Goncharov.
Devido à sua inércia química, MgO também tem sido muito utilizado como um condutor que transmite calor e pressão a uma amostra experimental. "Mas esta nova informação sobre sua reatividade química sob alta pressão significa que tais usos experimentais de MgO precisa ser revisto, porque eles poderiam estar criando reações indesejadas e afetando os resultados," Goncharov acrescentou.
Os outros co-autores são Qiang Zhu e Artem Oganov da Stony Brook University e Clemens Prescher e Vitali Prakapenka da Universidade de Chicago.
Este estudo foi financiado pelo Observatório profundo carbono, a National Science Foundation, a DARPA, o Governo da Federação Russa, e os Talentos Estrangeiros Introdução e Academic programa de intercâmbio. Os cálculos foram realizados em instalações XSEDE e no cluster do Centro de Funcional Nonomaterials Brookhaven National Laboratory, que é apoiado pelo DOE-BES.
O Galaxy diário via Instituto Carnegie
Imagem topo de crédito da página: Rendição de um artista do planeta rochoso Kepler-10b. NASA.
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