Esperimenti laser rivelano segreti dei minerali nei mantelli delle super-Terre

RomeGli scienziati hanno fatto una nuova scoperta riguardo all’ossido di magnesio, un minerale cruciale presente nei mantelli planetari. Utilizzando laser ad alta energia, i ricercatori hanno osservato come gli atomi dell’ossido di magnesio cambiano e si fondono sotto pressioni e temperature estremamente elevate. Queste condizioni sono simili a quelle che si trovano nelle profondità del mantello di un pianeta roccioso.

Ecco cosa ha rivelato lo studio:

• L'ossido di magnesio può resistere a pressioni fino a 600 gigapascal.
• Il minerale fonde a temperature di circa 9.700 Kelvin.
• Sotto pressione, passa da una fase di struttura salina alla fase di cloruro di cesio.
• Gli esperimenti sono stati eseguiti presso la struttura laser Omega-EP.

L'ossido di magnesio potrebbe essere il primo minerale a formarsi dalla roccia fusa durante lo sviluppo dei pianeti super-terra. Questa scoperta è rilevante perché le super-terre, più grandi della Terra ma più piccole di Nettuno o Urano, sono spesso al centro degli studi nella ricerca di pianeti al di fuori del nostro sistema solare.

June Wicks, professoressa all’Università Johns Hopkins, ha guidato la ricerca. Ha spiegato che l’ossido di magnesio potrebbe svolgere un ruolo cruciale nel processo di raffreddamento delle giovani super-Terre. Poiché questo minerale ha un punto di fusione molto alto, sarebbe il primo a solidificarsi man mano che questi pianeti si raffreddano, formando strati distinti di nucleo e mantello.

Gli scienziati hanno utilizzato dei laser per sottoporre piccoli frammenti di ossido di magnesio a pressioni estremamente elevate. Successivamente, hanno impiegato i raggi X per osservare come cambiavano gli atomi del materiale. Questo ha permesso loro di capire come il minerale passava da solido a liquido.

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Lo studio dimostra che l'ossido di magnesio si trova in entrambe le sue forme a pressioni comprese tra 430 e 500 gigapascal. Queste pressioni sono quasi 600 volte superiori a quelle presenti sul fondo degli oceani terrestri.

I ricercatori hanno scoperto che il minerale può sopportare pressioni fino a 600 gigapascal prima di fondersi. Questo indica che l’ossido di magnesio rimarrà probabilmente solido in queste condizioni, mentre altri materiali nel mantello si trasformeranno in liquidi.

Wicks ha sottolineato quanto questo minerale sia essenziale per i giovani pianeti. Aiuta a trasferire calore all'interno del pianeta, influenzando la sua formazione e la sua evoluzione nel tempo. La magnesio ossido potrebbe anche avere un ruolo nel campo magnetico del pianeta, nelle eruzioni vulcaniche e in altre proprietà fisiche cruciali.

Un team di ricercatori provenienti da varie istituzioni, tra cui la Johns Hopkins University, il Lawrence Livermore National Laboratory e l'Università di Rochester, ha condotto lo studio. Il lavoro è stato finanziato dalla National Nuclear Security Administration e dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Questi esperimenti con laser ad alta energia offrono nuovi dati su come l'ossido di magnesio si comporta in condizioni estreme. Questa ricerca può aiutare gli scienziati a creare modelli migliori per studiare i minerali sulla Terra e su altri pianeti rocciosi. I risultati dello studio, pubblicati su Science Advances, evidenziano le preziose proprietà dell'ossido di magnesio.