Астрономия

У водяных субнептунов не обнаружили дна

NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill

Команда астрофизиков из США установила, какие геохимические процессы происходят в недрах так называемых водяных субнептунов — экзопланет размером с Нептун, имеющих на своей поверхности океаны. Результаты показывают, что у них нет четкого дна, место которого занимает твердая фаза промежуточного между водой и горными породами состава. Об этом ученые рассказали в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Имеющие в своем составе воду экзопланеты довольно широко распространены во Вселенной, но их элементный состав и форма, в которой вода находится на планете, могут очень сильно отличаться от того, что мы привыкли видеть на Земле. Эти «водные миры», согласно расчетам, покрыты толстым слоем воды, от сотен до тысяч километров глубиной. Поэтому у таких объектов можно видеть существенные различия в геохимических циклах, составе и структуре пород. Чтобы понять, какие геологические процессы происходят в этих загадочных водных мирах, американские астрофизики провели первое исследование химических реакций и геохимических процессов, происходящих на водяных субнептунах.

Общепринятая гипотеза состоит в том, что вода и твердые минералы расположены послойно во внутренней структуре планет. Поскольку вода легче, под ее слоем на богатых водой планетах должны находиться силикаты. Однако экстремальные давление и температура на границе между водным и минеральным слоями могут существенно изменить поведение этих материалов. Чтобы смоделировать высокое давление и температуру в лаборатории, авторы новой работы провели эксперименты с использованием ячеек с алмазными наковальнями.

Алмазные наковальни

Dan Shim/ASU

В своем эксперименте ученые погружали кремнезем в воду, сжимали образец между алмазами для создания давления выше 60 гигапаскалей, а затем нагревали его лазерными лучами. Лазерный нагрев ученые повторили в Аргоннской национальной лаборатории. Для контроля реакции между кремнеземом и водой они исследовали образец методов рентгеноструктурного анализа при лазерном нагревании под высоким давлением. В результате ученые неожиданно обнаружили новую твердую фазу, содержащую кремний, водород и кислород.

«Первоначально считалось, что слои воды и горных пород на богатых водой планетах были четко отделены друг от друга, — рассказывает одна из исследователей, сотрудница Университета штата Аризона Кэрол Ниср. — Но мы обнаружили ранее неизвестную реакцию между водой и кремнеземом и выяснили, что твердая фаза промежуточного состава остается стабильной. Различие между водой и горной породой оказалось удивительно размытым при высоких давлении и температуре».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.