Версия для слабовидящих
"Невозможные" вещества могут усиливать магнитные поля суперземель Печать Email
Новости науки
25.12.2015

Учёные с помощью математического моделирования "заглянули" в недра суперземель и выяснили, что в них могут существовать соединения, запрещённые классической химией — эти вещества могут ускорять теплоперенос и усиливать магнитное поле таких планет.

Авторы исследования — группа из МФТИ, работающая под руководством Артёма Оганова, профессора Сколтеха и заведующего Лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ.

Ранее Оганов и его коллеги с помощью созданного Огановым алгоритма USPEX открыли новые соединения натрия и хлора, другие экзотические вещества. В новой работе они попытались выяснить, какие соединения могут образовывать кремний, кислород и магний при высоких давлениях. Эти элементы были выбраны не случайно.

"Планеты земного типа состоят из тонкой силикатной коры, силикатно-оксидной мантии, которая у Земли составляет примерно 7/8 объёма и состоит более чем на 90% из силикатов и оксида магния, и железного ядра. Можно сказать, что магний, кислород и кремний являются основой химии Земли и планет земного типа", — объясняет Оганов.

С помощью алгоритма USPEX учёные исследовали различные структурные композиции Mg-Si-O, которые могут возникать в диапазоне давлений от 5 до 30 миллионов атмосфер. Такое давление может быть в недрах суперземель, планет с твёрдой поверхностью, чья масса в несколько раз выше массы Земли.

Таких планет нет в Солнечной системе, однако астрономам известны планеты у других звёзд, которые "не дотягивают" по массе до газовых гигантов, но существенно тяжелее Земли. Их и называют суперземлями. К ним относятся, например, недавно открытая Глизе 832 с, которая в пять раз тяжелее Земли, или мегаземля Кеплер-10 c — её масса в 17 раз больше земной.

Результаты компьютерного моделирования показали, что в недрах таких планет могут существовать "экзотические" соединения MgSi3O12 и MgSiO6. В них гораздо больше атомов кислорода, чем в нашем "земном" MgSiO3.

Кроме того, металлический оксид MgSi3O12 – это проводник, в то время как остальные вещества, состоящие из атомов Mg-Si-O – диэлектрики или полупроводники.

"Их свойства очень сильно отличаются от обычных соединений магния, кислорода и кремния — многие являются металлами или полупроводниками. Это важно для магнитных полей на этих планетах. Поскольку магнитные поля генерируются конвекцией проводящего электричество вещества планетных недр, высокая проводимость может означать более мощное магнитное поле", — поясняет Оганов.

В свою очередь, более сильное магнитное поле означает более мощную защиту от космической радиации, а значит, и более благоприятные условия для жизни организмов.

Кроме данного важного для планетологии заключения, учёные предсказали существование новых оксидов магния и кремния, не вписывающихся в правила классической химии — SiO, SiO3 и MgO3 (в дополнение к спрогнозированным группой Оганова ранее и гипотетически существующих при более низких давлениях MgO2 и Mg3O2).

Моделирование также позволило учёным выяснить, какие реакции распада при сверхвысоких давлениях суперземель испытывает MgSiO3 — пост-перовскит.

"От этого зависят границы слоёв в мантии и их динамика. Например, экзотермическое фазовое превращение ускоряет конвекцию мантии и теплоперенос внутри планеты, а эндотермическое — замедляет. То есть скорость перемещения литосферных плит на такой планете может быть выше", — отмечает Оганов.

По его словам, конвекция, которая определяет тектонику плит и перемешивание мантийного вещества, может быть более быстрой (ускоряя перемешивание вещества и перенос тепла), либо более медленной. Для случая эндотермического превращения возможен сценарий расслоения планеты на несколько независимо конвектирующих оболочек, отметил он.

Благодаря тому, что земные континенты перемещаются, "плавая" на поверхности мантии, на Земле есть вулканизм и атмосфера.

Результаты исследования группы Оганова были опубликованы в статье, вышедшей в открытом доступе в журнале Scientific Reports.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2702020

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта