Рецепт зі створення супер-Землі: вчені знайшли таємний інгредієнт

Свіже дослідження показало, що оксид магнію є ключовим мінералом у формуванні планет. Він першим твердне при створенні екзопланет супер-Земель, а також стійкість мінералу до екстремальних умов істотно впливає на розвиток планет, пише SciTechDaily.

Під час експерименту вчені вперше змогли спостерігати за тим, як оксид магнію трансформується і плавиться в наджорстких умовах. Це дало нову інформацію про ключовий мінерал у мантії Землі, який впливає на формування планет.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

В експерименті був залучений високоенергетичний лазер, який направили на крихітні кристали мінералу. Таким чином оксид манію піддали впливу тепла і тиску, які присутні всередині мантій кам'янистих планет. Вчені припускають, що це перший матеріал, який твердне в океанах магми на ранніх етапах формування супер-Земель.

"Оксид магнію може виявитися найважливішою твердою речовиною, що контролює термодинаміку молодих супер-Земель. Через дуже високу температуру плавлення, це може бути перша тверда речовина, що кристалізується, коли гаряча кам'яниста планета починає остигати, і її внутрішня частина розділяється на ядро і мантію", — каже керівник дослідження з Університету Джонса Гопкінса Джун Вікс.

Команда вважає, що саме від оксиду магнію залежить, чи буде молода планета сніжною грудкою або розплавленим каменем, чи сформує водні океани або атмосферу, або ж матиме всі ці характеристики.

За словами вчених, супер-Землі за розміром більші за нашу планету, але менші за таких гігантів, як Нептун або Уран. Вікс вважає, що саме на скелястих супер-Землях має міститися велика кількість оксиду магнію, який буде впливати на магнітне поле планети, вулканізм та інші ключові фактори, як це відбувається на Землі.

Для того, щоб повторити екстремальні умови, в яких мінерал міг перебувати під час формування планети, вчені використовували лазерну установку Omega-EP в Лабораторії лазерної енергетики Рочестерського університету. Також дослідники простежили за тим, як атоми оксиду магнію перебудовуються під впливом тиску.

Під впливом дуже сильного стиснення атоми оксиду магнію змінюють своє розташування, щоб витримати тиск. Саме тому мінерал переходить з фази кам'яної солі, яка нагадує кухонну, в іншу свою конфігурацію — іншу сіль, яка називається хлорид цезію. Така трансформація може вплинути на в'язкість мінералу і на те, як формуватиметься планета з плином часу.

Учені з'ясували, що оксид магнію може залишатися в обох своїх фазах за тиску від 430 до 500 гігапаскалів і температури близько 9700 Кельвінів. Наприклад, така температура вдвічі перевищує температуру на поверхні Сонця. Найвища температура, яку може витримати цей мінерал перед остаточним плавленням, становить понад 600 гігапаскалів. Це в 600 разів перевищує тиск, який можна виявити в найглибших океанських западинах на Землі.

"Оксид магнію розплавляється за набагато більших температур, ніж будь-який інший відомий мінерал. Коли справа доходить до екстремальних матеріалів на молодих планетах, оксид магнію, найімовірніше, буде твердим, тоді як все інше перетвориться на рідину", — підкреслює Вікс.

Нагадаємо, вчені вперше знайшли супер-Землю, яка повернута до своєї зірки лише однією стороною. Знайдена суперземля відома як LHS 3844b, але її також називають Куа'куа, що означає "метелик" мовою народу брібрі.