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一个遥远的星球的内部化学可能不同于我们自己

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晶体结构的镁过氧化物MgO2,谢尔盖Lobanov,使用K.妈妈的程序绘制晶体结构创建。

随着天文学家继续在遥远的恒星周围发现新的岩石行星,高压物理学家正在考虑这些行星的内部可能是什么样的,以及他们的化学可能与地球上的不同。包括三名卡内基科学家在内的一个小组的新工作表明,与地球相比,不同的镁化合物在其他行星内部可能是丰富的。他们的工作由科学报告出版。

氧和镁是地幔中最丰富的两种元素。然而,当科学家预测我们太阳系以外的岩石,陆地行星的化学成分时,他们不应该假设其他岩石行星会具有类似地球的地幔矿物质。据包括卡内基的谢尔盖·罗巴诺夫(Sergey Lobanov),尼古拉斯·霍尔特,亚历山大·冈恰罗夫

已知有岩石行星的星星在化学成分上有所不同。这意味着这些岩石行星的矿物质可能彼此不同,也可能来自我们自己的地球。例如,在含有岩石行星的恒星中观察到氧含量升高。因此,在其他岩石行星的内部,氧气可能更丰富,因为恒星的化学组成会影响周围形成的行星的化学组成。如果一个行星比地球更氧化,那么这也可能影响其内部发现的化合物的组成,包括本研究主题的镁化合物。

即使在非常高的压力下,氧化镁MgO也是非常稳定的。在地球下地幔的条件下,它不是反应性的。过氧化镁MgO2可以在高浓度的氧气中在实验室中形成,但是在加热时它会非常不稳定,就像行星内部的情况一样。先前的理论计算表明,过氧化镁在高压条件下会变得稳定。进一步考虑这个想法,该小组开始测试是否可以在模拟行星内部的极端条件下合成稳定的过氧化镁。

使用激光加热的金刚石铁砧电池,他们将氧化镁和氧气的非常小的样品带到不同的压力下,以模仿行星内部,从环境压力到正常大气压力的160万倍(0-160千兆帕),以及将它们加热到华氏3140度(2000开尔文)以上的温度。他们发现,在正常大气压(96千兆帕斯卡)的约95万次以及华氏3410度(2150开尔文)的温度下,氧化镁与氧气反应形成过氧化镁。

“我们的研究结果表明,过氧化镁可能在我们的太阳系之外岩石行星极其氧化的核和岩芯中丰富”,论文的第一作者Lobanov说:“当我们发展关于遥远行星的理论时,重要的是我们不假设他们的化学和矿物学是类似地球的。“

”这些发现提供了高压实验室实验不仅可以教导我们关于我们自己的星球的方式的另一个例子,而且也可能关于遥远的星球教导我们,“Goncharov 。

由于其化学惰性,MgO也长期以来被用作传导热量和压力到实验样品的导体。 Goncharov补充说:“但是,这种关于高压下化学反应性的新信息意味着MgO的这种实验用途需要修改,因为在环境条件下这种非常稳定的材料可能会在高压下产生不需要的反应。

其他合着者是石溪大学的朱强和Artem Oganov以及芝加哥大学的Clemens Prescher和Vitali Prakapenka。

来源:卡耐基

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