Zap! Blasten Schuppen Laserlicht auf Kernen von fremden Planeten

Mit Laserstrahlen, haben Wissenschaftler nachgebildet, die extremen Temperaturen und drücke gefunden in großen Gesteinsplaneten bekannt als Supererden sowie eisige Gasplaneten wie Neptun und Uranus, wie das Innere dieser exotischen Welten sind zu beleuchten.

Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Innenräume der Supererde Exoplaneten der Ozeane von geschmolzenem Gestein bestehen können, die Magnetfelder erzeugen und Riesenplaneten solide, felsigen Kerne enthalten können, sagen Forscher.

In den letzten 20 Jahren oder so haben Astronomen bestätigt die Existenz von mehr als 1.800 Planeten, die Ferne Sterne umkreisen. Diese Entdeckungen haben gezeigt, dass sehr unterschiedliche Arten von Planeten, von denen im Sonnensystem, wie z. B. Supererden, die Gesteinsplaneten sind, bis zu 10-Mal die Masse der Erde. [Die seltsamsten fremden Planeten]

Bleibt noch viel Unbekanntes über diese neu entdeckten Arten fremder Welten, einschließlich Details über wie sie entstehen und sich entwickeln, und welche Bedingungen sie Leben im Laufe der Zeit auferlegen könnte.

Ein wichtiger Faktor, der die Entwicklung eines Planeten zu kontrollieren ist wie seine Zutaten schmelzen. Diese Zutaten sind Kieselsäure, "der Hauptbestandteil des Rock,", sagte Studienautor Blei Marius Millot, Physiker am Lawrence Livermore National Laboratory in Livermore, Kalifornien.

Schmelzen ist wohl der wichtigste Prozess, der bestimmt, wie das Innere des Planeten zu entwickeln. Zum Beispiel bestimmt schmelzen, unabhängig davon, ob die Innereien eines felsigen Planeten wie die Erde in eine Kruste, Mantel und Kern zu trennen. Darüber hinaus ergeben sich die Magnetfelder der Planeten aus der Buttermenge von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten wie geschmolzenes Eisen. Magnetfelder könnte dazu beitragen, die verhindern, dass die Atmosphäre des Planeten immer durch Winde von Partikeln aus ihrer Host-Stars abgestreift und daher wichtig für die Evolution des Lebens erweisen.

Die extremen Druck im inneren Planeten finden können stark der Schmelztemperaturen und andere Eigenschaften ihrer konstituierenden Materialien ändern.

"Druck Atome zusammen, drückt ändern ihre Eigenschaften auf Arten, die sehr schwer zu prognostizieren, werden können", sagte Millot.

Die Innenleben des Supererden und Riesenplaneten erleben viel höheren Druck als das der Erde, weil sie mehr Masse drückte nach innen haben. Allerdings war es ungewiss, welche Auswirkungen solche Bedingungen auf die Eigenschaften der Innenräume dieser Planeten haben könnte, da es sehr schwierig, solche außerordentlich hohe Drücke auf der Erde zu erzeugen ist.

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Fremden Planeten-Quiz: Sind Sie Experte Exoplanet?

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Bis jetzt war der höchste Druck, an dem Wissenschaftler Kieselsäure geschmolzen war, etwa 100 Gigapascals, die ist ungefähr 1 Million mal dem atmosphärischen Druck der Erde auf Höhe des Meeresspiegels.

Wissenschaftler haben jetzt entdeckt die Schmelztemperatur und andere wichtigen Eigenschaften der Kieselsäure, wenn die Substanz mit einem Druck von 500 Gigapascals ausgesetzt ist. Dieser Druck ist fast doppelt so viel, dass der Erdkern und ist vergleichbar mit dem Druck, der an der Grenze von Kern und Mantel in eine Supererde, die fünffache Erdmasse ist vorhanden, sagten die Forscher. Dies ist auch der Druck durch die riesige Auswirkungen gesehen in der gewalttätigen, letzte Phase der Planetenentstehung. [Entstehung von Planeten in einer protoplanetaren Scheibe (Video)]

"Mit Blick auf Materie auf hohe Drücke und Temperaturen, bieten wir Einblick für Menschen, die versuchen, die Struktur und Entwicklung des Planeten, zu verstehen", sagte Millot. "Wir sind nicht in der Lage, tief in Planeten, um zu verstehen, das Innere des Planeten zu bohren, wir neu planetary Interiors im Labor."

Erfahren Sie mehr über wie Kieselsäure verhält sich bei 500 Gigapascals, die Forscher begann mit Kristallen einer sehr dichten Form der Kieselsäure bekannt als Stishovite, die sich in der Regel nur in Minute findet Beträge in der Nähe von Meteor-Auswirkung Krater. Das Team synthetisiert dieses Stishovite mit speziellen Hochdruck-Kristall Wachstum Techniken, die Temperaturen von 2.780 Grad Fahrenheit (1.525 Grad Celsius) und Drücke von 13,5 Gigapascals beteiligt.

Die Wissenschaftler nutzten dann starke Laserstrahlen, um diese Kristalle außerordentlich hohe Temperaturen und Drücke zu unterziehen. Stishovite ist bis zu doppelt so dicht wie normale Kieselsäure, das heißt, es kann mehr Hitze absorbieren vor dem Schmelzen.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass bei 500 Gigapascals die Schmelztemperatur der Kieselsäure auf etwa 14.480 Grad F (8.025 ° C steigt). (Der Schmelzpunkt des normalen Kieselsäure auf der Erdoberfläche ist rund 3.000 Grad F oder 1.650 ° C.)

"Die Schmelztemperatur der Kieselsäure ist ähnlich dem von Eisen bei diesen Druck", sagte Millot Space.com. "Dies deutet darauf hin, dass in großen, felsigen Exoplaneten Wir Magma Ozeane von flüssigen Silikaten Koexistenz mit flüssigem Eisen, das nicht etwas, das haben ist vor gegolten hat, bei der Modellierung von jener Planeten."

Die Forscher fanden auch war, dass Hochdruck flüssige Stishovite elektrisch leitfähig, was bedeutet, dass es Magnetfelder erzeugen könnte. "Dies hatte nicht weit betrachtet — rockt wie Silikate im Allgemeinen angesehen werden elektrisch isolierend nicht leitfähig," sagte Millot.

Darüber hinaus empfehlen diese Erkenntnisse, dass Kieselsäure solide in eisigen Riesen wie Neptun und Uranus ebenso wie Gasriesen wie Jupiter und Saturn ist. "Wenn Rock in diesen Kernen solide statt Flüssigkeit ist, es einem Magnetfeld beitragen wird nicht," sagte Millot. "Auch, wenn es fest ist, wird es wahrscheinlich nicht so leicht mischen mit umgebenden Materialien, wie es wäre, wenn es flüssig waren."

Die Forscher untersuchen nun, wie andere planetarische Bestandteile wie Wasserstoff, Helium, Wasser und Ammoniak unter sehr hohen Temperaturen und drücke Verhalten.

"Natürlich Planeten erfolgt nicht rein von Wasser oder rein von Kieselsäure, so ist die Herausforderung in den nächsten zehn Jahren zu studieren, wie Mischungen von Materialien bei sehr hohen Temperaturen und drücke, Verhalten", sagte Millot.

Die neue Studie online veröffentlicht wurde heute (Jan. 22) in der Fachzeitschrift Science.

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