과학자들은 암석 외계 행성의 내부 구조를 탐구하고 있습니다

천문 관측의 발전으로 많은 수의 외계 행성이 발견되었으며, 그중 일부는 지구와 유사한 암석 구성을 가지고 있다고 믿어집니다. 내부 구조를 연구하면 잠재적 거주 가능성에 대한 중요한 단서를 제공 할 수 있습니다.

로렌스 리버모어 국립 연구소 (LLNL)가 이끄는 연구팀은 장에서 발견 될 수있는 극심한 압력과 온도에서 지구 맨틀의 구성 요소 인 산화철의 특성을 연구하여 이러한 비밀 중 일부를 밝히려고합니다. 이 크고 바위 같은 외계 행성의 그들의 실험 결과는 Nature Geoscience 저널에 게재되었습니다.

“사용 가능한 데이터의 양이 제한되어 있기 때문에 대부분의 암석 외계 행성 내부 구조 모델은 규산염과 산화물이 지배적 인 맨틀로 둘러싸인 철핵으로 구성된 지구를 축소 버전으로 가정합니다. 그러나이 접근법은 지구 내부에 존재하는 압력을 초과하는 압력에서 가질 수있는 구성 물질의 다른 특성을 대부분 무시한다고 LLNL 물리학 자이자이 연구의 주요 저자 인 Federica Coppari는 말했습니다.

자연적으로 암석으로 여겨지는 외계 행성을 포함하여 확인 된 외계 행성의 수가 증가함에 따라, 그들의 행성 빌딩 블록이 그러한 신체 내에서 어떻게 작용하는지 더 잘 이해하는 것이 필수적입니다.

연구진은 로체스터 대학의 오메가 레이저에서 거대한 레이저를 사용하여 산화철 샘플을 거의 7 메가바 (또는 Mbar-지구 대기압 7 백만)로 압축했는데, 이는 암석이 많은 외계 행성에서 지구보다 약 5 배 더 큰 것으로 예상됩니다.

그들은 압축 된 샘플의 X 선 회절 이미지를 캡처 할 수있을만큼 충분히 밝은 짧은 X 선 펄스를 생성하기 위해 작은 금속 호일에 추가 레이저를 겨냥했습니다.

과학자들은“피크 압력이 10 억분의 1 초 이하로 유지되기 때문에 정확한 타이밍이 중요합니다. X 선 회절은 원자 사이의 거리와 결정 격자에서 배열되는 방식을 측정하는 데 매우 적합하기 때문에 연구진은 산화철이 3Mbar를 초과하는 압력 (지구 내핵의 압력)으로 압축 될 때 원자가 더 밀집된 또 다른 단계로 들어갑니다.

Federica는 "지구 내부에서 발견되는 것보다 많은 조건에서 고압 산화철 ​​구조를 찾는 것은 매우 흥미 롭습니다.이 형태는 환경 조건과 지구 맨틀에서 발견되는 결정 구조보다 훨씬 낮은 점도를 가질 것으로 예상되기 때문입니다."라고 Federica는 말합니다. 코 파리.

새로운 데이터를 암석 행성의 또 다른 핵심 구성 요소 인 산화 마그네슘의 이전 측정치와 결합함으로써, 팀은 산화철의 상전이가 혼합 능력에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 모델을 구축했습니다.

그들은 큰 지상 외계 행성의 맨틀이 일반적으로 추정되는 것과 매우 다를 수 있으며 아마도 매우 다른 점도, 전기 전도도 및 유변학 적 특성을 가지고 있음을 발견했습니다.

크고 암석이 많은 초지대 내부에서 예상되는 더 극단적 인 조건은 구성 물질이 지구의 맨틀 에서와는 완전히 다른 방식으로 혼합 (또는 혼합되지 않음), 흐름 및 변형되는 새롭고 복잡한 광물을 육성하고 있습니다.”라고 연구원들은 말합니다. . “혼합은 행성의 형성과 진화에 중요한 역할을 할뿐만 아니라 궁극적으로 거주 가능성과 관련된 유변학과 전도도에 극적으로 영향을 미칩니다.

앞으로이 연구는 전례없는 압력과 온도 조건에서 구성 재료의 혼합 특성을 이해하기위한 추가 실험 및 이론적 연구를 촉진 할 것으로 기대할 수 있습니다.

Federica Coppari는 극한 조건에서 물질에 대해 배울 것이 훨씬 더 많으며 행성의 형성과 진화에 대해서도 더 많이 배울 수 있다고 말합니다. 우리의 실험실 실험이 지금까지 전례없는 해상도로 행성의 내부 구조를 들여다보고 우주에 대한 더 깊은 이해에 기여할 수 있다는 것은 놀랍습니다.