Asentamiento de las partes internas de los planetas exteriores.

El descubrimiento de más de 4500 exoplanetas creó la necesidad de modelar su estructura interna y su dinámica. Al final resultó que, el hierro juega un papel importante.

Los científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) utilizaron láseres en la Instalación Nacional de Ignición para determinar la curva de fusión a alta presión y las propiedades estructurales del hierro puro hasta 1000 gigapascales (casi 10 000 000 de atmósferas), tres veces la presión interna de la Tierra. Núcleo y una presión cuatro veces mayor que cualquier experimento anterior. La búsqueda aparece en Ciencias.

El equipo realizó una serie de experimentos que simulan las condiciones observadas al caer una pieza de hierro hacia el centro de un núcleo de súper Tierra. Los experimentos se personalizan como parte del programa NIF Discovery Science, que está abierto al acceso y disponible para todos los investigadores.

«La enorme riqueza de hierro dentro de los planetas rocosos hace que sea imperativo comprender las propiedades del hierro y su respuesta en condiciones extremas en lo profundo de los núcleos de planetas más masivos como la Tierra», dijo Rick Krause, físico del LLNL y autor principal del artículo. . «La curva de fusión del hierro es fundamental para comprender su estructura interna, la evolución térmica, así como el potencial de las magnetosferas generadas por dínamo».

Se cree que la magnetosfera es un componente importante de los planetas terrestres habitables, como lo es en la Tierra. La dinámica magnética de la Tierra en el núcleo exterior de hierro líquido se genera por la convección que rodea al hierro sólido. El núcleo interior Se desencadena por el calor latente liberado durante el endurecimiento del hierro.

Con la prominencia del hierro en los planetas terrestres, se requieren propiedades físicas precisas y precisas a presiones y temperaturas extremas para predecir lo que sucede dentro de los planetas interiores. El punto de fusión es una propiedad de primer orden del hierro, que aún se debate sobre las condiciones del interior de la Tierra. La curva de fusión es la mayor transición reológica que puede sufrir una sustancia, de una con fuerza a otra sin ella. Donde un sólido se convierte en líquido, y la temperatura depende de la presión de la plancha.

A través de experimentos, el equipo determinó la longitud de trabajo de la dínamo durante la solidificación primaria de la estructura hexagonal que se encuentra dentro de los exoplanetas de las supertierras.

«Descubrimos que los exoplanetas terrestres de más de cuatro a seis veces la masa de la Tierra tendrían la dínamo más larga, lo que proporcionaría un escudo importante contra la radiación cósmica», dijo Krause.

“Aparte de nuestro interés en comprender la habitabilidad de los exoplanetas, la tecnología que desarrollamos para ellos es planchar Se aplicará a más materiales relacionados programáticamente en el futuro”, incluido el Programa de Supervisión de Inventario.

La curva de fusión es una restricción increíblemente sensible en la ecuación del modelo de estado.

El equipo también obtuvo evidencia de que la cinética de la rigidez es en este punto condiciones duras Rápido, tomando solo un nanosegundo para pasar de líquido a sólido, lo que permite al equipo observar los límites de la fase de equilibrio. «Esta información experimental mejora nuestro modelado de la respuesta dependiente del tiempo de todos los materiales para todos los materiales», dijo Krause.

Otros miembros del equipo de Livermore incluyen a Suzanne Ali, John Beloff, Lauren Benedict, Joel Bernier, Dave Brown, Federica Coppari, Dane Fratandono, Sebastian Hummel, Andy Krieger, Amy Lazicki, James McEnany, Marius Melott, Philip Mint, Dean M. Sternpentz, Damien Swift, Chris Wehrenberg y John Eggert. También contribuyeron al estudio investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, la Institución Carnegie para la Ciencia, la Universidad de Rochester, el Laboratorio Nacional Sandia, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California Davis y la UCLA.