Рецепт по созданию супер-Земли: ученые нашли тайный ингредиент

Свежее исследование показало, что оксид магния является ключевым минералом в формировании планет. Он первым затвердевает при создании экзопланет супер-Земель, а также устойчивость минерала к экстремальным условиям существенным образом влияет на развитие планет, пишет SciTechDaily.

Во время эксперимента ученые впервые смогли наблюдать за тем, как оксид магния трансформируется и плавится в сверхжестких условиях. Это дало новую информацию о ключевом минерале в мантии Земли, который влияет на формирование планет.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В эксперименте был задействован высокоэнергетический лазер, который направили на крошечные кристаллы минерала. Таким образом оксид мания подвергли воздействию тепла и давления, которые присутствуют внутри мантий каменистых планет. Ученые предполагают, что это первый материал, который затвердевает в океанах магмы на ранних этапах формирования супер-Земель.

"Оксид магния может оказаться самым важным твердым веществом, контролирующим термодинамику молодых супер-Земель. Из-за очень высокой температуры плавления, это может быть первое твердое вещество, которое кристаллизируется, когда горячая каменистая планета начинает остывать, и ее внутренняя часть разделяется на ядро и мантию", — говорит руководитель исследования из Университета Джонса Хопкинса Джун Уикс.

Команда полагает, что именно от оксида магния зависит, будет ли молодая планета представлять собой снежный ком или расплавленный камень, сформирует водные океаны или атмосферу, или же будет обладать всеми этими характеристиками.

По словам ученых, супер-Земли по размеру больше, чем наша планета, но меньше таких гигантов как Нептун или Уран. Уикс полагает, что именно на скалистых супер-Землях должно содержаться большое количество оксида магния, которые будет оказывать влияние на магнитное поле планеты, вулканизм и другие ключевые факторы, как это происходит на Земле.

Для того, чтобы повторить экстремальные условия, в которых минерал может находиться во время формирования планеты, ученые использовали лазерную установку Omega-EP в Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета. Также исследователи проследили за тем, как атомы оксида магния перестраиваются под воздействием давления.

Под воздействием очень сильного сжатия атомы оксида магния меняют свое расположение, чтобы выдержать давление. Именно поэтому минерал переходит из фазы каменной соли, которая напоминает поваренную, в другую свою конфигурацию – иную соль, которая называется хлорид цезия. Такая трансформация может повлиять на вязкость минерала и на то, как будет формироваться планета по мере проистечения времени.

Ученые выяснили, что оксид магния может оставаться в обоих своих фазах при давлении от 430 до 500 гигапаскалей и температуре около 9700 Кельвинов. К примеру, такая температура в два раза превышает температуру на поверхности Солнца. Самая высокая температура, которую может выдержать этот минерал перед окончательным плавлением, составляет более 600 гигапаскалей. Это в 600 раз превышает давление, которое можно обнаружить в самых глубоких океанских впадинах на Земле.

"Оксид магния расплавляется при гораздо больших температурах, чем любой другой известный минерал. Когда дело доходит до экстремальных материалов на молодых планетах, оксид магния, скорее всего, будет твердым, тогда как все остальное превратится в жидкость", — подчеркивает Уикс.