Des expériences au laser révèlent des propriétés cruciales du minéral des super-Terres

ParisLes scientifiques ont fait une nouvelle découverte concernant l'oxyde de magnésium, un minéral essentiel présent dans les manteaux planétaires. En utilisant des lasers à haute énergie, les chercheurs ont observé les atomes de l'oxyde de magnésium se transformer et fondre sous des pressions et des températures extrêmement élevées, reproduisant ainsi les conditions rencontrées au cœur du manteau des planètes rocheuses.

Ce que l'étude a mis en lumière :

• L'oxyde de magnésium peut résister à des pressions allant jusqu'à 600 gigapascals.
• Ce minéral fond à des températures avoisinant les 9 700 Kelvin.
• Il passe de la phase sel gemme à la phase chlorure de césium sous pression.
• Les expériences ont été menées avec l'installation laser Omega-EP.

L'oxyde de magnésium pourrait être le premier minéral à se former à partir de roche en fusion lors du développement des super-Terres. Cette découverte est cruciale car les super-Terres, plus grandes que la Terre mais plus petites que Neptune ou Uranus, sont souvent étudiées dans la quête de planètes en dehors de notre système solaire.

June Wicks, professeure à l'Université Johns Hopkins, a dirigé la recherche. Elle a clarifié que l'oxyde de magnésium pourrait jouer un rôle crucial dans le processus de refroidissement des jeunes super-Terres. En raison de son point de fusion élevé, ce minéral serait le premier à se solidifier à mesure que ces planètes se refroidissent et forment des couches distinctes de noyau et de manteau.

Les chercheurs ont utilisé des lasers pour exposer de petites quantités d’oxyde de magnésium à une pression extrêmement élevée. Grâce aux rayons X, ils ont pu observer les modifications atomiques du matériau. Cela leur a permis de comprendre comment ce minéral passe de l’état solide à l’état liquide.

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L'étude révèle que l'oxyde de magnésium existe dans ses deux formes à des pressions comprises entre 430 et 500 gigapascals. Ces pressions sont près de 600 fois plus élevées que celles à la base des océans terrestres.

Les chercheurs ont découvert que le minéral pouvait résister à des pressions allant jusqu'à 600 gigapascals avant de fondre. Cela indique que l'oxyde de magnésium restera probablement solide dans de telles conditions, contrairement à d'autres matériaux du manteau terrestre qui se liquéfieront.

Wicks a souligné l'importance vitale de ce minéral pour les jeunes planètes. Il participe à la dissipation de la chaleur à l'intérieur des planètes, influençant ainsi leur formation et leur évolution au fil du temps. L'oxyde de magnésium pourrait également jouer un rôle dans le champ magnétique des planètes, les éruptions volcaniques et d'autres propriétés physiques cruciales.

Une équipe de chercheurs issus de diverses institutions, dont l'Université Johns Hopkins, le Lawrence Livermore National Laboratory et l'Université de Rochester, a mené cette étude. La National Nuclear Security Administration et le Département de l'Énergie des États-Unis ont financé la recherche.

Ces expériences sur les lasers à haute énergie apportent de nouvelles informations sur le comportement de l'oxyde de magnésium sous des conditions extrêmes. Ces recherches permettent aux scientifiques d'améliorer les modélisations des minéraux terrestres et des autres planètes rocheuses. Publiés dans Science Advances, les résultats de cette étude mettent en lumière les propriétés précieuses de l'oxyde de magnésium.