超地球外惑星の内部を整理する

NIFターゲットチャンバーがマントルの上に重なり、コアを覗くスーパーアースの断面のアーティストの概念クレジット: John Jett/LLNLの画像

4,500以上の地球外惑星が発見され、内部構造と力学をモデル化する必要がありました。 その結果、鉄は重要な役割を果たします。
ローレンス・リバーモア国立研究所（LLNL）科学者と協力者は、国立点火施設でレーザーを使用して、地球内部圧力の3倍の最大1,000GPa（ほぼ10,000,000気圧）に達する純鉄の高圧溶融曲線と構造的特性を実験的に決定しました。 以前の実験よりもほぼ4倍の圧力をかけました。 研究はに表示されます 科学。

チームは、超地球コアの中心に向かって下降する鉄の塊によって観察される条件をエミュレートする一連の実験を行った。 実験は、NIFディスカバリーサイエンスプログラムの一部として割り当てられており、すべての研究者が利用できます。

LLNLの物理学者であり、この論文の躊躇者であるRick Krausは、「岩が多い惑星の中の鉄が豊富であるため、地球に似たより大きな惑星の中心部の深い深い極端な条件で鉄の特性と反応を理解する必要があります」と述べました。 。 「鉄溶解曲線は、内部構造、熱進化、発電機発生磁気圏の可能性を理解するために重要です.」

磁気圏は、地球と同様に、居住可能な地球型惑星の重要な要素と考えられています。 地球の磁力エネルギーは、固体鉄内核を囲む対流する液体鉄外核から生成され、鉄が凝固すると放出される潜熱によって動力を得ます。

地球の惑星における鉄の重要性のために、極端な圧力と温度で正確で正確な物理的特性が惑星の内部で起こることを予測するために必要です。 鉄の一次属性は融点であり、これは地球内部の条件についてまだ議論の範囲です。 溶融曲線は、強度のある材料から強度のない材料で材料が受けることができる最大のレオロジー遷移です。 固体が液体に変わる場所であり、温度は咽頭の圧力に依存します。

実験では、チームは、超地球外惑星内の六角形の密集構造でコアが凝固している間にダイナモ作用の長さを決定しました。

クラウスは「地球質量の4～6倍に達するエイリアン惑星が最長のダイナモを持つことになるという事実を発見した」とし「これは宇宙放射線に対する重要な遮蔽を提供する」と述べた。

Krausは次のように述べています。適用されます。」

溶融曲線は、状態モデル方程式に対する非常に敏感な制約である。

チームはまた、極端な条件下で凝固力学が速く、液体から固体への変換にナノ秒しかかからず、平衡相の境界を観察できるという証拠も得た。 「この実験的な洞察は、すべての材料に対する時間依存の材料応答のモデリングを改善しています」とKrausは言いました。

参照：Richard G. Kraus、Russell J. Hemley、Suzanne J. Ali、Jonathan L. Belof、Lorin X. Benedict、Joel Bernier、Dave Braun、RE Cohenの「超地球コア条件下での鉄の溶融曲線の測定」、Gilbert W. Collins, Federica Coppari, Michael P. Desjarlais, Dayne Fratanduono, Sebastien Hamel, Andy Krygier, Amy Lazicki, James Mcnaney, Marius Millot, Philip C. Myint, Matthew G. Newman, James R. Rygg, Dane M. Sterbentz, Sarah T. Stewart、Lars Stixrude、Damian C. Swift、Chris Wehrenberg、Jon H. Eggert、2022年1月13日、 科学。
DOI：10.1126/science.abm1472

他のLivermoreチームメンバーは、Suzanne Ali、Jon Belof、Lorin Benedict、Joel Bernier、Dave Braun、Federica Coppari、Dayne Fratanduono、Sebastien Hamel、Andy Krygier、Amy Lazicki、James McNaney、Marius Millot、Philip Myint、Dane M. Sterbentzがあります。 スウィフト、クリスウェレンバーグ、ジョンエガート。 シカゴイリノイ大学、カーネギー科学研究所、ロチェスター大学、サンディア国立研究所、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学デイビス、カリフォルニア大学ロサンゼルスの研究者もこの研究に貢献しました。

これはLLNLのWeapon Physics and Design ProgramとNIFのDiscovery Scienceプログラムのサポートを受けます。