De diepe wateren van Neptunus en Uranus zijn mogelijk rijk aan magnesium

Hoewel wetenschappers grote kennis hebben vergaard over de rotsachtige planeten in ons zonnestelsel, zoals de aarde en Mars, is er weinig bekend over de waterrijke ijsplaneten Neptunus en Uranus.

In een nieuwe studie die onlangs is gepubliceerd in Natuurlijke astronomieEen team van wetenschappers heeft de temperatuur en druk van de binnenste delen van Neptunus en Uranus in het laboratorium nagebootst, waardoor ze een beter begrip hebben gekregen van de chemie van deze elementen. PlanetenDiepe waterlagen. Hun resultaten leveren ook bewijs van oceaanvorming op waterrijke exoplaneten buiten ons zonnestelsel.

Van Neptunus en Uranus wordt traditioneel gedacht dat ze afzonderlijke afzonderlijke lagen hebben, bestaande uit een atmosfeer, ijs of vloeistof, een rotsachtige mantel en een metalen kern. In deze studie was het onderzoeksteam vooral geïnteresseerd in de mogelijke interactie tussen water en rotsen in diep in het binnenland gelegen gebieden.

“Door middel van deze studie hebben we geprobeerd onze kennis van de diepe binnenkant van ijsreuzen uit te breiden en de interacties van watergesteenten in Extreme condities Hoofdauteur Taehyun Kim, van Yonsei University in Zuid-Korea, zegt: ‘De ijsreuzen en sommige exoplaneten hebben zeer diepe waterlagen, in tegenstelling tot Aardse planeten. We hebben de mogelijkheid voorgesteld om twee planeet-bouwmaterialen (water en rotsen) in de binnenste delen van de ijsreuzen te mengen. ‘

Om de omstandigheden van diepe waterlagen op Neptunus en Uranus in het laboratorium te simuleren, dompelde het team eerst de modelgesteentevormende mineralen, olivijn en ferropericlase-ijzer, onder in water en comprimeerde het monster tot een diamanten aambeeld tot zeer hoge drukken. Om de interactie tussen mineralen en water te observeren, namen ze röntgenmetingen terwijl een laser het monster tot een hoge temperatuur verwarmde.

De resulterende chemische reactie resulteerde in hoge concentraties magnesium in het water. Op basis van deze resultaten concludeerde het team dat oceanen op waterrijke planeten mogelijk niet dezelfde chemische eigenschappen hebben als planeet Aarde. Oceaan En door de hoge druk worden deze oceanen rijk aan magnesium.

“We hebben ontdekt dat magnesium onder hoge druk beter oplosbaar wordt in water. Magnesium kan zelfs beter oplosbaar worden in waterlagen in Uranus en Neptunus, net als het zout dat in de buurt van de aarde wordt aangetroffen”, zegt co-auteur Sang Hyun Dan. Shim van State University School Arizona voor verkenning van de aarde en de ruimte.

Deze eigenschappen kunnen ook helpen bij het oplossen van de puzzel waarom de atmosfeer van Uranus koeler is dan die van Neptunus, ook al zijn het beide waterrijke planeten. Als er te veel magnesium in de waterlaag van Uranus onder de atmosfeer zit, kan dit voorkomen dat warmte uit het binnenste naar de atmosfeer ontsnapt.

“Dit magnesiumrijke water zou een thermische deken kunnen zijn voor het binnenste deel van de planeet”, zegt Shim.

Buiten ons zonnestelsel kunnen deze hogedruk- en hogetemperatuur-experimenten wetenschappers ook helpen een beter begrip te krijgen van de subplaneten van Neptunus, planeten buiten ons zonnestelsel met kleinere stralen of massa’s kleiner dan Neptunus.

De subplaneten van Neptunus zijn het meest voorkomende type exoplaneet dat we tot nu toe kennen, en wetenschappers die deze planeten bestuderen gaan ervan uit dat veel van hen een dikke, waterrijke laag met een rotsachtig interieur hebben. Deze nieuwe studie suggereert dat de diepe oceanen van deze exoplaneten heel anders zullen zijn dan die van de aarde en mogelijk rijk zijn aan magnesium.

“Als een vroeg dynamisch proces een interactie tussen rotsen en water in deze exoplaneten mogelijk zou maken, zou het hoger zijn Water laag Het kan rijk zijn aan magnesium, en het kan de thermische geschiedenis van de planeet beïnvloeden “, zegt Shim.

Voor de volgende stappen hoopt het team door te gaan hoge druk/ Experimenten op hoge temperatuur onder verschillende omstandigheden om meer te weten te komen over de vorming van planeten.

“Dit experiment leverde ons een plan op om onbekende verschijnselen bij ijsreuzen verder te onderzoeken”, zegt Kim.