Uzak dünyaların derinliklerinde neler oluyor?

Gezegenimizin derinliklerinde yer alan fizik ve kimya, bildiğimiz şekliyle yaşamın varlığı için esastır. Fakat uzak dünyaların içlerinde hangi güçler iş başındadır ve bu koşullar yaşanabilirlik potansiyellerini nasıl etkiler?

Carnegie’nin Dünya ve Gezegenler Laboratuvarı tarafından yürütülen yeni çalışma, büyük, kayalık ötegezegenlerin iç kısımlarını anlamamız için önemli etkileri olan yeni bir kristal yapıyı ortaya çıkarmak için laboratuvar tabanlı taklitten yararlanıyor. Bulguları tarafından yayınlanmaktadır. Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.

Carnegie’nin baş yazarı Rajkrishna Dutta, “Gezegenimizin iç dinamikleri, yaşamın gelişebileceği bir yüzey ortamını sürdürmek, manyetik alanımızı yaratan jeodinamoyu sürmek ve atmosferimizin bileşimini şekillendirmek için çok önemlidir” dedi. “Süper Dünyalar gibi büyük, kayalık ötegezegenlerin derinliklerinde bulunan koşullar daha da aşırı olurdu.”

Silikat mineralleri, Dünya’nın mantosunun çoğunu oluşturur ve yoğunluklarının hesaplanmasına dayalı olarak, diğer kayalık gezegenlerin iç kısımlarının da önemli bir bileşeni olduğu düşünülmektedir. Yeryüzünde, yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altında silikatlarda indüklenen yapısal değişiklikler, üst ve alt manto arasındaki gibi, Dünya’nın derin iç kısmındaki kilit sınırları tanımlar.

Carnegie’den Sally June Tracy, Ron Cohen, Francesca Miozzi, Kai Luo ve Jing Yang’ın yanı sıra Nevada Las Vegas Üniversitesi’nden Pamela Burnley, Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan Dean Smith ve Yue Meng, Stella Chariton ve Chicago Üniversitesi’nden Vitali Prakapenka ve Princeton Üniversitesi’nden Thomas Duffy, uzak dünyalarda bulunanları taklit eden koşullar altında yeni silikat biçimlerinin ortaya çıkışını ve davranışını araştırmakla ilgileniyorlardı.

Duffy, “Carnegie araştırmacıları, on yıllardır, küçük malzeme örneklerini muazzam basınçlar ve yüksek sıcaklıklar altına koyarak gezegenlerin iç koşullarını yeniden yaratmada lider oldular” dedi.

Ancak bilim adamlarının laboratuvardaki ötegezegenlerin iç koşullarını yeniden yaratma yetenekleri üzerinde sınırlamalar var. Teorik modelleme, Dünya’dan en az dört kat daha büyük olan kayalık ötegezegenlerin mantolarında bulunması beklenen basınçlar altında yeni silikat fazlarının ortaya çıktığını göstermiştir. Ancak bu geçiş henüz gözlenmedi.

Bununla birlikte, germanyum silikon için iyi bir yedektir. İki element benzer kristal yapılar oluşturur, ancak germanyum, laboratuvar deneylerinde oluşturulması daha kolay olan daha düşük sıcaklık ve basınçlarda kimyasal fazlar arasında geçişlere neden olur.

Magnezyum germanat ile çalışma, Mg₂coğrafi konum₄Mantonun en bol bulunan silikat minerallerinden birine benzeyen ekip, süper Dünyaların ve diğer büyük, kayalık ötegezegenlerin potansiyel mineralojisi hakkında bilgi toplamayı başardı.

Normal atmosfer basıncının yaklaşık 2 milyon katı altında, sekiz oksijenle bağlanmış bir germanyum içeren farklı bir kristal yapıya sahip yeni bir faz ortaya çıktı.

Cohen, “Benim için en ilginç şey, iki çok farklı element olan magnezyum ve germanyumun yapıda birbirinin yerini almasıdır.” Dedi.

Ortam koşulları altında, çoğu silikat ve almanat, tetrahedral bir yapı olarak adlandırılan, bir merkezi silikon veya diğer dört atomla bağlanmış germanyum içinde düzenlenir. Ancak, aşırı koşullarda bu değişebilir.

Tracy, “Aşırı basınçlar altında silikatların dört yerine altı bağ etrafında yönlendirilen bir yapıyı üstlenebileceği keşfi, bilim adamlarının derin Dünya dinamiklerini anlamaları açısından tam bir oyun değiştiriciydi” dedi. “Sekizli bir yönelimin keşfi, dış gezegenlerin iç dinamikleri hakkında nasıl düşündüğümüz konusunda benzer şekilde devrimci sonuçlara sahip olabilir.”