Uma ilustração que mostra como uma combinação de técnicas de síntese estática de alta pressão e métodos dinâmicos permitiu aos pesquisadores sondar a bridgmanita de silicato de magnésio, acredita-se ser predominante nos mantos de planetas rochosos, sob condições extremas, imitando o interior de uma super-Terra. Crédito:Yingwei Fei. Sandia Z Machine, fotografia de Randy Montoya, Sandia National Laboratories.
Uma nova pesquisa liderada por Yingwei Fei da Carnegie fornece uma estrutura para a compreensão do interior das super-Terras - exoplanetas rochosos entre 1,5 e 2 vezes o tamanho de nosso planeta natal - que é um pré-requisito para avaliar seu potencial de habitabilidade. Planetas desse tamanho estão entre os mais abundantes em sistemas exoplanetários. O artigo é publicado em Nature Communications .
"Embora as observações da composição atmosférica de um exoplaneta sejam a primeira forma de procurar assinaturas de vida fora da Terra, muitos aspectos da habitabilidade da superfície de um planeta são influenciados pelo que está acontecendo abaixo da superfície do planeta, e é aí que entra a experiência de longa data do pesquisador Carnegie nas propriedades de materiais rochosos sob pressões e temperaturas extremas, "explicou o Diretor do Laboratório da Terra e dos Planetas, Richard Carlson.
Na terra, a dinâmica interna e a estrutura do manto de silicato e as placas tectônicas de acionamento do núcleo metálico, e gerar o geodinamo que alimenta nosso campo magnético e nos protege de perigosas partículas ionizantes e raios cósmicos. A vida como a conhecemos seria impossível sem essa proteção. De forma similar, a dinâmica interna e a estrutura das super-Terras moldarão as condições da superfície do planeta.
Com emocionantes descobertas de uma diversidade de exoplanetas rochosos nas últimas décadas, As super-Terras muito mais massivas são capazes de criar condições favoráveis ao surgimento e desenvolvimento da vida?
O conhecimento do que está ocorrendo sob a superfície de uma super-Terra é crucial para determinar se um mundo distante é ou não capaz de hospedar vida. Mas as condições extremas dos interiores planetários de supermassas desafiam a capacidade dos pesquisadores de sondar as propriedades materiais dos minerais que provavelmente existem ali.
É aí que entra o mimetismo baseado em laboratório.
Uma ilustração de um cientista usando técnicas baseadas em laboratório para sondar as condições prováveis em interiores de exoplanetas. Crédito:Katherine Cain, Carnegie Institution for Science.
Por décadas, Os pesquisadores da Carnegie têm sido líderes na recriação das condições dos interiores planetários, colocando pequenas amostras de material sob imensas pressões e altas temperaturas. Mas às vezes até essas técnicas atingem suas limitações.
"A fim de construir modelos que nos permitam compreender a dinâmica interior e a estrutura das super-Terras, precisamos ser capazes de obter dados de amostras que se aproximam das condições que seriam encontradas lá, que pode exceder 14 milhões de vezes a pressão atmosférica, "Fei explicou." No entanto, continuamos enfrentando limitações quando se tratava de criar essas condições no laboratório. "
Um grande avanço ocorreu quando a equipe - incluindo Asmaa Boujibar e Peter Driscoll da Carnegie, junto com Christopher Seagle, Joshua Townsend, Chad McCoy, Luke Shulenburger, e Michael Furnish, do Sandia National Laboratories - teve acesso aos mais poderosos do mundo, Máquina de energia pulsada magneticamente acionada (Z Pulsed Power Facility de Sandia) para chocar diretamente uma amostra de alta densidade de bridgmanita - um silicato de magnésio de alta pressão que se acredita ser predominante nos mantos de planetas rochosos - a fim de expô-lo ao condições extremas relevantes para o interior das super-Terras.
Uma série de experimentos de ondas de choque de hipervelocidade no material representativo do manto da super-Terra forneceu medições de densidade e temperatura de derretimento que serão fundamentais para interpretar as massas e raios observados das super-Terras.
Os pesquisadores descobriram que, sob pressões representativas dos interiores da super-Terra, bridgmanita tem um ponto de fusão muito alto, o que teria implicações importantes para a dinâmica interior. Sob certos cenários evolutivos térmicos, eles dizem, planetas rochosos massivos podem ter um geodinamo termicamente impulsionado no início de sua evolução, em seguida, perca-o por bilhões de anos quando o resfriamento diminuir. Um geodinamo sustentado poderia eventualmente ser reiniciado pelo movimento de elementos mais leves através da cristalização do núcleo interno.
"A capacidade de fazer essas medições é crucial para desenvolver modelos confiáveis da estrutura interna das super-Terras com até oito vezes a massa do nosso planeta, "Fei acrescentou." Esses resultados terão um impacto profundo em nossa capacidade de interpretar os dados observacionais. "
