海王星和天王星的深水可能是富含镁的


在橄榄石样品上的实验室中使用金刚石 - 砧(右上右)和激光,以达到在铀铀氢气氛(左)的水层顶部预期的压力温度条件。在这个实验中,橄榄石中的镁溶于水中。信用:垫片/ asu

虽然科学家在太阳系中的岩石行星中积累了大量知识,就像地球和火星一样,较少越来越少了解冰冷的水上的行星,海王星和天王星。

在一项新的研究中(水性富型行星深内部内部的MgO和H2O之间的原子级混合)最近发表于自然的天文学,一个科学家团队重建了海王星和天王星在实验室中的温度和压力,因此,这样做就获得了对这些行星深水层的化学的了解。他们的调查结果还向太阳系之外的水富含水开发箱上的海洋组成提供了线索。

海王星和天王星通常认为具有不同的独特层,由大气,冰或流体,岩石地幔和金属芯组成。对于这项研究,研究小组对深层内部水和岩石之间的可能反应特别感兴趣。

“通过这项研究,我们正在寻求延长我们对冰巨人的深层内部的了解,并确定了极端条件下的水岩相互作用可能存在,”韩国延世大学的领先作家泰努云金说。“冰巨人和一些外产上层有很深的水层,与地面行星不同。我们提出了在冰巨人内部的地球建筑材料(水和岩石)的原子级混合的可能性。”

为了模仿在实验室中海王星和天王星的深水层的条件,该团队首先将典型的岩石形成矿物质,橄榄石和铁铁酶浸入水中并将样品压缩在金刚石砧座中以非常高的压力。然后,为了监测矿物质和水之间的反应,当激光加热样品到高温时,它们采用X射线测量。



橄榄石样品的电子显微镜图像显示出大的空圆顶结构,其中高压水的镁作为氧化镁沉淀。信用:Kim等人。

所得化学反应导致水中的高浓度镁。基于这些调查结果,该团队得出结论,随着地球的海洋和高压将使这些富含镁的海洋,富含水的海洋的海洋可能与富含镁的海洋具有相同的化学性质。

“我们发现镁在高压下变得更加易溶于水中。实际上,镁可能变得可溶于天王星的水层,海王星作为盐在地球的海洋中,”学习共同作者Sang-Heon Dan Shim说亚利桑那州立大学的地球和太空探索。

这些特性也可能有助于解决为什么天王星的气氛比海王星更冷的奥秘,即使它们都是富含水的行星。如果天王星的水层中存在更多的镁,可以阻挡从内部到大气中逃逸的热量。

“这种富含镁的水可以像一个热毯一样用于行星内部,”垫片说。

除了我们的太阳系之外,这些高压和高温实验还可以帮助科学家们更加了解亚海拔的外产上产品,这是我们的太阳系外的行星,较小的半径或较小的质量而不是海王星。

次海王星行星是我们所知道的最常见的外产型外产,以及研究这些行星的科学家假设其中许多人可能拥有富含稠热的水层,岩石内部。这项新的研究表明,这些外产的深海与地球海洋会有很大不同,可能是富含镁的。

“如果一种早期动态过程使这些外部产肌中的岩石反应,最顶层的水层可能富含镁,可能影响行星的热历史,”垫片说。

对于下一步,团队希望在不同的条件下继续他们的高压/高温实验,以了解有关行星组成的更多信息。

“这项实验为我们提供了一个计划进一步探索冰巨人未知现象的计划,”金说。

本研究的其他作者包括芝加哥大学的斯特拉查和维塔基·普拉卡纳卡;Anna Pakhomova和Hanns-Peter Liermann of The Deutsches Elektronen Synchrotron,德国;芝加哥伊利诺伊大学振县刘;德国地球科学研究中心塞尔吉奥Speziale;和韩国延世大学永济李。

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