新晶體結(jié)構(gòu)將幫助了解大型巖石系外行星的深處
來(lái)源：骨軟筋酥網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-09 09:58:52
新晶體結(jié)構(gòu)將幫助了解大型巖石系外行星的深處
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：發(fā)生在我們星球深處的物理學(xué)和化學(xué)是我們所知的生命存在的根本。但在遙遠(yuǎn)世界的體結(jié)內(nèi)部究竟是什么力量在起作用，這些條件又是幫助如何影響到它們的可居住性潛力的呢？針對(duì)這些問(wèn)題，卡內(nèi)基大學(xué)地球和行星實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的石系深處新工作利用實(shí)驗(yàn)室的模擬技術(shù)揭示了一種新的晶體結(jié)構(gòu)，這對(duì)我們理解大型巖石系外行星的外行內(nèi)部有重大影響。
相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。新晶型巖星
來(lái)自卡內(nèi)基大學(xué)的體結(jié)Rajkrishna Dutta指出：“我們星球的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)對(duì)于維持一個(gè)生命可以茁壯成長(zhǎng)的表面環(huán)境至關(guān)重要--驅(qū)動(dòng)著創(chuàng)造我們磁場(chǎng)的地球動(dòng)力并塑造著我們大氣的組成。在大型巖質(zhì)系外行星（如超級(jí)地球）的幫助深處發(fā)現(xiàn)的條件將更加極端。”
硅酸鹽礦物構(gòu)成了地球地幔的石系深處大部分，根據(jù)對(duì)其密度的外行計(jì)算，還被認(rèn)為是新晶型巖星其他巖石行星內(nèi)部的主要組成部分。 在地球上，體結(jié)硅酸鹽在高壓和高溫條件下引起的幫助結(jié)構(gòu)變化確定了地球內(nèi)部深處的關(guān)鍵邊界，如上地幔和下地幔之間的石系深處邊界。
該研究小組--包括來(lái)自卡內(nèi)基大學(xué)的外行Sally June Tracy、Ron Cohen、Francesca Miozzi、Kai Luo和Jing Yang以及內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校的Pamela Burnley、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Dean Smith和Yue Meng、芝加哥大學(xué)的Stella Chariton和Vitali Prakapenka以及普林斯頓大學(xué)的Thomas Duffy--對(duì)探測(cè)在模仿遙遠(yuǎn)世界中發(fā)現(xiàn)的硅酸鹽的新形式的出現(xiàn)和行為感興趣。
Duffy表示：“幾十年來(lái)，卡內(nèi)基研究人員一直是通過(guò)將小型材料樣品置于巨大的壓力和高溫下來(lái)再現(xiàn)行星內(nèi)部條件的領(lǐng)導(dǎo)者。”
但科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)系外行星內(nèi)部條件的能力是有限制的。理論建模表明，在比地球質(zhì)量至少大三倍的巖質(zhì)系外行星的外殼中，預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)硅酸鹽的新階段。但這種轉(zhuǎn)變還沒(méi)有被觀察到。
然而鍺是硅的一個(gè)很好的替身。這兩種元素形成了類似的晶體結(jié)構(gòu)，但鍺在較低的溫度和壓力下誘發(fā)了化學(xué)相之間的轉(zhuǎn)變，這在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中可以得到更容易的管理。
鍺酸鎂(Mg2GeO4)類似于地幔中最豐富的硅酸鹽礦物之一，該團(tuán)隊(duì)能收集到關(guān)于超級(jí)地球和其他大型巖石系外行星的潛在礦物學(xué)的信息。
在大約200萬(wàn)倍的正常大氣壓力下出現(xiàn)了一個(gè)新的相，其具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，涉及到一個(gè)鍺跟八個(gè)氧原子的結(jié)合。
Cohen說(shuō)道：“對(duì)我來(lái)說(shuō)最有趣的事情是，鎂和鍺這兩種非常不同的元素在結(jié)構(gòu)中相互替代。”
在環(huán)境條件下，大多數(shù)硅酸鹽和鍺酸鹽被組織成了所謂的四面體結(jié)構(gòu)，一個(gè)中心硅或鍺跟其他四個(gè)原子結(jié)合。然而在極端條件下，這可能會(huì)發(fā)生變化。
Tracy解釋道：“發(fā)現(xiàn)在極端壓力下，硅酸鹽可以采取圍繞六個(gè)鍵的結(jié)構(gòu)，而不是四個(gè)鍵，這對(duì)于科學(xué)家理解地球深處的動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)是一個(gè)完全改變的游戲規(guī)則。八倍方向的發(fā)現(xiàn)可能對(duì)我們思考系外行星內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生類似的革命性影響。”
