Nuevos experimentos proporcionan información sobre cómo se forman los planetas de tipo Tierra cuando colisionan asteroides gigantes o planetesimales y cómo se desarrollan los interiores de dichos planetas. Investigadores de la Universidad de Hiroshima, la Universidad de Osaka, la Universidad de Ehime, la Universidad de Tokio y el Instituto de Tecnología de Chiba colaboraronpara publicar su investigación en la edición del 3 de agosto de 2016 de Avances científicos .
"Nuestros resultados proporcionan una mejor comprensión de cómo evolucionan los magmas generados por el impacto y nos permiten modelar las estructuras internas de los planetas tipo Tierra. Las colisiones a estas temperaturas y presiones extremas crearon nuestra propia Tierra y también pueden haber formado los mantos de otras Súper Tierrasplanetas, por ejemplo, CoRoT-7b y Kepler-10b ", dijo Toshimori Sekine, Ph.D., primer autor del trabajo de investigación y profesor de la Universidad de Hiroshima.
Estas poderosas colisiones causan reacciones químicas dentro de las rocas gigantes y saber qué tipos de reacciones ocurren bajo qué condiciones les da a los investigadores una mejor comprensión del desarrollo de planetas demasiado lejos para que los satélites los exploren. Muchas de las rocas incluyen forsterita, un mineral representativoeso constituye gran parte de la materia en el espacio. Forsterita, conocida por los científicos como Mg2SiO4, es una combinación de Magnesio, Silicona y Oxígeno y es el componente más abundante del manto de la Tierra, la capa entre la corteza superficial y el núcleo fundido.
El equipo de investigación de geofísicos e ingenieros midió con éxito la fusión de la forsterita. Sin embargo, replicar las intensas colisiones que pueden convertir minerales en magma en experimentos basados en la Tierra fue un desafío.
"La técnica de choque con láser se utilizó por primera vez en la década de 1990, pero los resultados no fueron precisos. Los avances técnicos recientes nos permiten medir con precisión los estados de choque con láser", dijo Sekine.
La técnica de choque con láser utiliza un láser de alta potencia para irradiar un objetivo, que fue un bloque de forsterita en los experimentos del equipo de Sekine. La energía de la irradiación provoca una expansión brusca de las moléculas del objetivo y la inercia de esta expansión generauna onda de choque. La energía de la onda de choque puede crear calor y luz que se derrite y se refleja en la forsterita.
Los estudios anteriores sin la técnica de choque con láser solo midieron las propiedades de la forsterita a presiones de choque por debajo de 200 Giga Pascales GPa. Los nuevos experimentos colocaron cristales de forsterita bajo presiones entre aproximadamente 250 y 970 GPa. En comparación, la presión en el centro deLa Tierra se estima en 360 GPa.
Los investigadores midieron la presión, la temperatura, la densidad y la reflectividad de la forsterita impactada con láser. Estos parámetros no aumentaron a una velocidad constante a medida que la presión aumentaba constantemente, revelando que tanto la producción de energía como las reacciones de absorción de energía ocurren en la fusión de forsterita impactada a presionesentre 250 GPa y 344 GPa.
Investigaciones anteriores han conectado el óxido de magnesio, uno de los minerales que se forma a partir de la forsterita, con las reacciones necesarias para que un planeta desarrolle un campo magnético que persiste durante un largo tiempo geológico, como el campo magnético de la Tierra. Con estos nuevosCon detalles del comportamiento de fusión de la forsterita, los investigadores pueden predecir cómo los minerales se separan en diferentes capas de magma y qué minerales pueden estar lo suficientemente cerca como para reaccionar.
"Nuestros resultados pueden respaldar la posibilidad de que colisiones violentas a gran escala entre cuerpos espaciales que contengan suficiente forsterita y se muevan más rápido que aproximadamente 13 kilómetros por segundo 8.1 millas por segundo podrían conducir a capas químicas en las repisas de planetas terrestres masivos.La fusión de forsterita puede haber producido una concentración suficientemente alta de óxido de magnesio en el núcleo temprano de la Tierra para alimentar un campo magnético alrededor del planeta ", dijo Sekine.
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Materiales proporcionado por Universidad de Hiroshima . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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