Eksperymenty laserowe ujawniają właściwości tlenku magnezu w warunkach super-Ziemskich egzoplanet.

WarsawNaukowcy odkryli nowe informacje na temat tlenku magnezu, istotnego minerału występującego w płaszczach planetarnych. Korzystając z wysokiej energii laserów, badacze zauważyli, że atomy w tlenku magnezu zmieniają się i topnieją pod wpływem bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury. Takie warunki przypominają te, które występują głęboko we wnętrzu skalistej planety.

Badanie ujawniło następujące fakty: tlenek magnezu wytrzymuje ciśnienia do 600 gigapaskali, a jego temperatura topnienia wynosi około 9700 Kelwinów. Pod wpływem ciśnienia mineral przechodzi przemiany fazowe między strukturami chlorku cezu i soli kamiennej. Eksperymenty przeprowadzono w laboratorium laserowym Omega-EP.

Tlenek magnezu może być pierwszym minerałem, który tworzy się z roztopionej skały podczas formowania się superziem. To odkrycie jest istotne, ponieważ superziemie, będące większe od Ziemi, lecz mniejsze od Neptuna czy Urana, są często badane w poszukiwaniach planet poza naszym układem słonecznym.

June Wicks, profesor na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, kierowała badaniami. Wyjaśniła, że tlenek magnezu może odgrywać istotną rolę w procesie chłodzenia młodych super-Ziem. Ponieważ ten minerał ma wysoką temperaturę topnienia, byłby pierwszym, który uległby krystalizacji, gdy te planety stygną i tworzą odrębne warstwy jądra i płaszcza.

Naukowcy wykorzystali lasery do umieszczenia małych kawałków tlenku magnezu pod bardzo wysokim ciśnieniem. Następnie użyli promieni rentgenowskich, aby zobaczyć, jak zmieniają się atomy w materiale. Dzięki temu mogli zaobserwować, jak minerał przechodzi ze stanu stałego do ciekłego.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:23

Nowa teoria sieci przekonań: dynamika indywidualna i społeczna

Badania wykazują, że tlenek magnezu występuje w obu swoich formach przy ciśnieniach wynoszących od 430 do 500 gigapaskali. Te ciśnienia są prawie 600 razy wyższe niż te panujące na dnie oceanów na Ziemi.

Naukowcy odkryli, że minerał potrafi wytrzymać ciśnienie do 600 gigapaskali przed stopieniem się. To wskazuje, że tlenek magnezu prawdopodobnie pozostanie w stanie stałym przy tych warunkach, podczas gdy inne materiały w płaszczu ulegną przekształceniu w ciecz.

Wicks podkreślił, jak ważny jest ten minerał dla młodych planet. Magnezja pomaga w rozprowadzaniu ciepła wewnątrz planety, co wpływa na jej formowanie się i ewolucję w czasie. Mineral ten może również oddziaływać na pole magnetyczne planety, erupcje wulkanów i inne istotne właściwości fizyczne.

Zespół badaczy z różnych instytucji, takich jak Uniwersytet Johnsa Hopkinsa, Narodowe Laboratorium Livermore oraz Uniwersytet w Rochester, przeprowadził to badanie. Badania te były finansowane przez Narodową Administrację Bezpieczeństwa Jądrowego oraz Departament Energii USA.

Te eksperymenty z użyciem laserów o wysokiej energii dostarczają nowych informacji na temat zachowania tlenku magnezu w ekstremalnych warunkach. Badania te mogą pomóc naukowcom w tworzeniu lepszych modeli do analizowania minerałów na Ziemi i innych skalistych planetach. Wyniki tego badania opublikowano w Science Advances, podkreślając cenne właściwości tlenku magnezu.