Gli scienziati hanno utilizzato un laser gigante per comprendere la formazione di esopianeti

I progressi nelle osservazioni astronomiche hanno portato alla scoperta di un numero straordinario di pianeti extrasolari,

si ritiene che alcuni dei quali abbiano una composizione rocciosa simile alla Terra. Studiare più nel dettaglio la loro struttura interna potrebbe fornire importanti indizi sulla loro potenziale abitabilità.

"A causa del volume limitato di disponibiliSulla base dei dati, la maggior parte dei modelli della struttura interna degli esopianeti rocciosi suggeriscono una versione più grande della Terra, costituita da un nucleo di ferro circondato da un mantello dominato da silicati e ossidi. Tuttavia, questo approccio ignora in gran parte le diverse proprietà che i materiali costituenti possono avere a pressioni maggiori di quelle esistenti all’interno della Terra”.

Federica Coppari, fisica

Usando laser giganti su una macchina laserOmega presso l'Università di Rochester, i ricercatori hanno compresso un campione di ossido di ferro a quasi 7 megabar (o Mbar, che è 7 milioni di volte la pressione atmosferica della Terra), condizioni previste nelle viscere degli esopianeti rocciosi circa cinque volte più massicci della Terra. Hanno puntato laser aggiuntivi su una piccola lamina di metallo per creare un breve impulso di raggi X, abbastanza luminoso da consentire loro di acquisire un'immagine di diffrazione di raggi X di un campione compresso.

L'ora esatta è fondamentale perchélo stato di pressione di picco persiste per non più di un miliardesimo di secondo. Poiché la diffrazione dei raggi X è particolarmente adatta per misurare la distanza tra gli atomi e il modo in cui sono organizzati in un reticolo cristallino, il team ha scoperto che quando l'ossido di ferro viene compresso a una pressione superiore a 3 Mbar (la pressione del nucleo terrestre), entra in un'altra fase in cui gli atomi sono più densi.

Combinazione di nuovi dati con misurazioni precedentiossido di magnesio, un altro componente chiave dei pianeti rocciosi, il team ha costruito un modello per capire come la transizione di fase nell'ossido di ferro potrebbe influenzare la loro capacità di mescolarsi. Hanno scoperto che il mantello di grandi esopianeti terrestri può essere molto diverso da uno che ha viscosità, conduttività elettrica e proprietà reologiche molto diverse.

All'interno sono previste condizioni più estremegrandi super-terre rocciose, contribuiscono all'emergere di una nuova mineralogia complessa in cui i materiali costituenti si mescolano (o non si mescolano), scorrono e si deformano in modo completamente diverso rispetto al mantello terrestre. La miscelazione non solo gioca un ruolo nella formazione e nell'evoluzione del pianeta, ma influenza anche in modo significativo la reologia e la conduttività, che sono in ultima analisi legate alla sua abitabilità.

Guardando al futuro, questo studio dovrebbestimolerà ulteriori ricerche sperimentali e teoriche volte a comprendere le proprietà di miscelazione dei materiali costituenti in condizioni di pressione e temperatura senza precedenti.

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