Опыты со сверхвысоким давлением позволяют понять структуру недр экзопланет

15:50 30/04/2018
👁 167

Лазер высокое давление

Используя лазерные лучи высоких энергий, исследователи воссоздали условия, поддерживающиеся в недрах планет размером в три раза больше Земли. Давления, достигнутые в этом исследовании, до 1314 гигапаскалей, позволили ученым собрать данные по рентгеновской дифракции вещества при самых высоких давлениях, когда-либо получаемых в лаборатории. Эти данные позволят создать новые, более надежные модели внутренней структуры крупных каменистых экзопланет.

Ученые до сегодняшнего дня идентифицировали более 2000 экзопланет класса «суперземель», экзопланет размером больше Земли, но меньше Нептуна. Поскольку в нашей Солнечной системе планеты этого класса отсутствуют, но в то же время они широко распространены во Вселенной, то ученые, с одной стороны, проявляют к этим планетам большой исследовательский интерес, а с другой стороны, сбор данных по структуре этих планет связан со значительными трудностями. Получение данных по структуре недр суперземель дополнительно осложняется тем, что давления в их недрах подчас могут превосходить давления в недрах Земли, достигающие 360 гигапаскалей, в 10 раз и даже более. До сих пор ученые в такого рода исследованиях, проводимых в лаборатории, как правило, в ячейке с алмазными наковальнями, редко получали давления свыше 300 гигапаскалей.

В новой работе исследователям во главе с Джун Викс (June Wicks) из Принстонского университета, США, удалось достигнуть давления в 1314 гигапаскалей, благодаря использованию мощных лазеров. Ученые исследовали изменение структуры двух сплавов железа и кремния, содержащих один 7, а другой – 15 процентов кремния, имитирующих составы вещества недр Земли и суперземли соответственно. Полученные рентгеновские дифрактограммы показали, что для первого образца оказалась характерна гексагональная кристаллическая решетка, а для второго, более богатого кремнием образца – кристаллическая структура ОЦК (объемно-центрированная кубическая решетка). Плотность вещества при этих условиях составила от 17 до 18 г/см3, что примерно в 2,5 раза больше, по сравнению с плотностью исследуемых сплавов под давлением, характерным для уровня поверхности Земли. Также команда Викс сняла значения ряда других важных параметров состояния исследуемых образцов. Эти новые данные позволят теперь существенно повысить качество моделей недр экзопланет класса суперземель, отмечают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.


Источник

Добавить комментарий