Исследование оксида магния и экзопланет суперземли
Измерение оптической толщины ударного MgO в зависимости от давления. Автор: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0306
Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и Университета Джонса Хопкинса раскрыли новые секреты внутреннего строения экзопланет-суперземли, что потенциально может произвести революцию в нашем понимании этих далеких миров.
Витамин B1 — тиамин. Char B1 — французский танк. B1 — формат бумаги. Википедия
Часто предполагается, что суперземли, планеты с массой и радиусом больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун, имеют состав, аналогичный планетам земной группы в нашей Солнечной системе. Учитывая экстремальное давление и температуру внутри их мантии, ожидается, что MgO преобразуется из структуры B1 в структуру хлорида цезия (B2). Это преобразование существенно меняет свойства MgO, включая резкое уменьшение вязкости, что может радикально повлиять на внутреннюю динамику планеты.
Чтобы точно определить давление, при котором происходит этот переход, команда LLNL и ее коллеги разработали новую экспериментальную платформу. Эта платформа сочетает в себе лазерное ударное сжатие с одновременными измерениями давления, кристаллической структуры, температуры, микроструктурной текстуры и плотности — беспрецедентный подход.
Проведя 12 экспериментов на лазерной установке Omega-EP в Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета, ученые сжимали MgO до сверхвысоких давлений до 634 ГПа (6,34 миллиона атмосфер) в течение нескольких наносекунд. Используя наносекундный источник рентгеновского излучения, они исследовали атомную структуру MgO в этих условиях.
Сводка результатов монокристаллического MgO. Автор: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0306
Результаты были поразительными: фазовый переход B1 в B2 в MgO произошел в диапазоне давлений 400–430 ГПа при температуре обжига около 9700 К. За пределами 470 ГПа наблюдалось сосуществование B2-жидкости с полным плавлением при 634 ГПа.
Science Advances (рус. Научные Успехи) — научный журнал Американской ассоциации содействия развитию науки (англ. The American Association for the Advancement of Science (AAAS)), основанный в 2015 году. Википедия
Переход B1–B2 является моделью других структурных фазовых превращений, привлекая десятилетия теоретических исследований, сосредоточенных на атомных путях, способствующих этому изменению. Используя прямую модель для моделирования условий дифракции рентгеновских лучей, исследовательская группа смогла прояснить механизм перехода B1-B2 в MgO.
«Наши данные дифракции рентгеновских лучей обеспечивают прямые измерения изменений на атомном уровне в MgO при ударном сжатии и первое определение механизма фазового перехода при глубоком мантийном давлении экзопланет суперземли», — сказал ученый LLNL Саранш Содерлинд.
В число других участников исследования входят ученые LLNL Мариус Миллот, Дейн Фратандуоно, Федерика Коппари, Мартин Горман и Джон Эггерт, а также сотрудники из Университета Джонса Хопкинса, Университета Рочестера, Принстонского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC.
Больше информации: June K. Wicks et al, B1-B2 transition in shock-compressed MgO, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0306
Источник: Lawrence Livermore National Laboratory
0 комментариев