Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 27.06.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Химический состав твёрдых экзопланет существенно отличается от Земного, говорят исследователи

Химический состав твёрдых экзопланет существенно отличается от Земного, говорят исследователи
shortstoryf

Все мы уже привыкли к тому, что астрономы практически постоянно продолжают находить новые каменные экзопланеты вокруг отдалённых звёзд. Читая новостные заметки об этом, у многих складывается впечатление, что после обнаружения нового объекта работа учёных на этом заканчивается, поскольку очень сложно понять на что похожа вновь открытая планета. Но на самом деле вся основная и очень тяжёлая работа только начинается, но о ней мало где упоминается, поскольку обычному человеку она будет малоинтересна. Дело в том, что если планета является твёрдой, значит, её вещество было сильно уплотнено, именно этими вопросами занимаются планетологи с помощью физики высоких давлений. Они пытаются найти ответ на вопрос о том, на что могли бы походить интерьеры подобных экзопланет и насколько их химический состав может отличаться от того, который мы имеем на Земле.

Новая работа научной команды, в которую входят, в том числе, три представителя Института Карнеги (Сергей Лобанов, Николас Холтгрю и Александр Гончаров), показывает, что магний в различном виде может в изобилии находиться в недрах других экзопланет. Кислород и магний — два наиболее распространённых элемента в мантии Земли. Однако, когда учёные начинают выдвигать предположения о химическом составе твёрдых землеподобных планет за пределами Солнечной Системы, они не должны опираться на то, что у них будет минералогия, подобная Земле.

Известно, что звёзды, вокруг которых вращаются планеты, подобные Земле, имеют очень разнообразный состав. В связи с этим будет справедливо говорить о том, что таким же разным будет и состав экзопланет. Они отличаются не только от Земли, но и друг от друга. Так, например, повышенное содержание кислорода наблюдалось в звёздах, на орбитах которых вращаются именно землеподобные твёрдые планеты. Поэтому кислород в этих планетах может быть в изобилии, а если кислорода присутствует больше, чем на Земле, то это автоматически затрагивает концентрации других элементов, например, магния, который и является предметом исследований в Институте Карнеги. Известно, что оксид магния MgO удивительно устойчив даже при очень высоком давлении и практически неактивный при наличии условий нахождения в земной мантии. А вот пероксид магния MgO2 может быть создан в лаборатории при высоких концентрациях кислорода, но он очень нестабилен при нагреве, а внутри интерьера планет как раз очень высокая температура.

Предыдущие теоретические исследования показали, что пероксид магния станет устойчивым при высоком давлении. Зная об этом, исследователи решили пойти ещё дальше и проверить, можно ли синтезировать устойчивый MgO2 при чрезвычайно неблагоприятных условиях, таких, которые могут быть внутри недр некоторых экзопланет. Для подтверждения этой теории исследователи провели эксперимент с применением ячейки с алмазными наковальнями. Это приспособление широко используется для изучения различных веществ непосредственно при заданной температуре и давлении. Для работы используются два конических алмаза, которые специальным образом закрепляются и соприкасаются своими основаниями. Образец помещается между этими основаниями. Для того чтобы образец не испытывал сильного анизотропного одноосного сжатия, были придуманы гаскеты — пластина с отверстием в центре, в котором и проходит весь эксперимент. Применение алмазов обусловлено тем, что они являются самыми твёрдыми элементами в природе, а, значит, с их помощью можно создавать давление в несколько миллионов атмосфер. Да к тому же они прозрачны практически во всём спектре, что позволяет тут же наблюдать за экспериментом.

Пероксид магния

Пероксид магния

Такую клетку нагрели лазером, вследствие чего удалось поместить очень небольшие образцы оксида магния и кислорода в условия разнообразного давления, подражая внутренней структуре планет, от нормального окружающего нас давления до такого, которое в 1.6 миллиона раз больше. Вместе с этим была достигнута температура в 2000 градусов Кельвина. Было обнаружено, что при давлении примерно в 950000 раз больше атмосферного (то есть при 96 ГПа) и при температуре в 2150 градусов Кельвина оксид магния реагировал с кислородом и формировал пероксид.

«В связи с этим наши результаты показывают, что пероксид магния может в изобилии находиться в мантиях и ядрах экзопланет, в которых есть большие концентрации кислорода. Этот эксперимент показал нам ещё один пример того, что лабораторные исследования могут много сказать нам не только о Земле, но и об отдалённых экзопланетах».

По информации Института Карнеги.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google