Последние достижения в технике астрономических наблюдений привели к открытию большого числа экзопланет, некоторые из которых имеют каменистый состав, близкий к составу вещества Земли. Более глубокое понимание структуры недр таких планет позволит лучше понять их возможную обитаемость.
В новой работе команда под руководством ученых из Ливерморской национальной лаборатории Министерства энергетики США поставила целью раскрыть часть этих секретов экзопланет, изучая свойства оксида железа – одной из важнейших составляющих вещества земной мантии – при экстремальных давлениях и температурах, которые, вероятно, поддерживаются в недрах крупных каменистых экзопланет.
Используя гигантские лазеры научного центра Omega Laser Facility Рочестерского университета, США, исследователи подвергли сжатию образец оксида железа до достижения давления примерно в 7 мегабар (или 7 миллионов земных атмосфер) – именно такое давление, согласно расчетам команды, поддерживается внутри каменистых планет массой примерно в 5 масс Земли.
По дифракции рентгеновских лучей от внешнего источника на сжимаемом образце ученые смогли получить снимки, отражающие структуру образца при сжатии – которое продолжалось не более чем одну миллиардную долю секунды. Анализ этих изображений показал, что уже при давлении свыше 3 мегабар оксид железа переходит в принципиально иное состояние, в котором его атомы являются более плотно упакованными.
Поскольку в этом новом состоянии оксид железа характеризуется более низкой вязкостью, по сравнению с кристаллической структурой, формируемой при умеренных условиях в недрах Земли, это может оказывать влияние на процессы конвекции в мантии экзопланет и через нее – на потенциальную обитаемость экзопланет. Эти новые данные открывают простор для дальнейших исследований структуры недр экзопланет и оценки их возможной обитаемости, пояснили авторы.