A medida que los astrónomos continúan encontrando nuevos planetas rocosos alrededor de estrellas distantes, los físicos de alta presión están considerando cómo podrían ser los interiores de esos planetas y cómo su química podría diferir de la encontrada en la Tierra. Nuevo trabajo de un equipo que incluye tres científicos de Carnegie demuestraque diferentes compuestos de magnesio podrían ser abundantes dentro de otros planetas en comparación con la Tierra. Su trabajo es publicado por Informes científicos .
El oxígeno y el magnesio son los dos elementos más abundantes en el manto de la Tierra. Sin embargo, cuando los científicos predicen las composiciones químicas de los planetas rocosos y terrestres fuera de nuestro propio Sistema Solar, no deberían suponer que otros planetas rocosos tendrían Tierra-como la mineralogía del manto, según un equipo de investigación que incluye a Sergey Lobanov, Nicholas Holtgrewe y Alexander Goncharov de Carnegie.
Se sabe que las estrellas que tienen planetas rocosos varían en composición química. Esto significa que las mineralogías de estos planetas rocosos son probablemente diferentes entre sí y también de nuestra propia Tierra. Por ejemplo, se han observado niveles elevados de oxígeno en las estrellasque albergan planetas rocosos. Como tal, el oxígeno puede ser más abundante en el interior de otros planetas rocosos, porque la composición química de una estrella afectaría la composición química de los planetas que se formaron a su alrededor. Si un planeta está más oxidado que la Tierra,entonces esto podría afectar la composición de los compuestos que se encuentran en su interior también, incluidos los compuestos de magnesio que son objeto de este estudio.
Se sabe que el óxido de magnesio, MgO, es notablemente estable, incluso bajo presiones muy altas. Y no es reactivo en las condiciones que se encuentran en el manto inferior de la Tierra. Mientras que el peróxido de magnesio, MgO2, puede formarse en el laboratorio a altas temperaturas.concentraciones de oxígeno, pero es altamente inestable cuando se calienta, como sería el caso en un interior planetario.
Cálculos teóricos anteriores habían indicado que el peróxido de magnesio se estabilizaría en condiciones de alta presión. Llevando esa idea un paso más allá, el equipo se propuso probar si el peróxido de magnesio estable podría sintetizarse en condiciones extremas que imitaban los interiores planetarios.
Utilizando una célula de yunque de diamante calentada con láser, trajeron muestras muy pequeñas de óxido de magnesio y oxígeno a diferentes presiones destinadas a imitar los interiores planetarios, desde la presión ambiental hasta 1,6 millones de veces la presión atmosférica normal 0-160 gigapascales, ylos calentó a temperaturas superiores a 3,140 grados Fahrenheit 2,000 Kelvin. Encontraron que bajo aproximadamente 950,000 veces la presión atmosférica normal 96 gigapascales y a temperaturas de 3,410 grados Fahrenheit 2,150 Kelvin, el óxido de magnesio reaccionó con oxígeno para formar peróxido de magnesio.
"Nuestros hallazgos sugieren que el peróxido de magnesio puede ser abundante en mantos extremadamente oxidados y núcleos de planetas rocosos fuera de nuestro Sistema Solar", dijo Lobanov, autor principal del documento "Cuando desarrollamos teorías sobre planetas distantes, es importante que no lo hagamos".supongamos que su química y mineralogía es como la Tierra "
"Estos resultados proporcionan otro ejemplo más de las formas en que los experimentos de laboratorio a alta presión pueden enseñarnos no solo sobre nuestro propio planeta, sino también potencialmente sobre los distantes", agregó Goncharov.
Debido a su inercia química, el MgO también se ha utilizado durante mucho tiempo como un conductor que transmite calor y presión a una muestra experimental ". Pero esta nueva información sobre su reactividad química a alta presión significa que tales usos experimentales de MgO deben revisarse, porque podrían estar creando reacciones no deseadas y afectando los resultados ", agregó Goncharov.
Los otros coautores son Qiang Zhu y Artem Oganov de la Universidad Stony Brook y Clemens Prescher y Vitali Prakapenka de la Universidad de Chicago.
Este estudio fue financiado por el Deep Carbon Observatory, la National Science Foundation, DARPA, el Gobierno de la Federación de Rusia y el Programa de Introducción e Intercambio Académico de Talentos Extranjeros. Los cálculos se realizaron en las instalaciones de XSEDE y en el grupo del Centro paraLaboratorio Nacional Brookhaven de Nonomateriales Funcionales, que es apoyado por el DOE-BES.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institución Carnegie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :