普通的氧气不仅仅是生命的组成部分。一项新的研究表明,这种元素还可以帮助科学家偷窥围绕遥远恒星运行的行星的内部结构。
实验室实验表明,暴露在高浓度氧下的岩石比暴露在低浓度氧下的岩石熔体温度更低。研究人员在11月9日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上报告称,这一发现表明,富含氧气的岩质系外行星可能有一层厚厚的稠状地幔,可能会形成一个地质活动活跃的世界。
粘稠的内部被认为对岩石行星有深远的影响。行星内部深处的熔岩是为地表地质活动提供动力的岩浆,就像地球上发生的那样(SN: 7/31/13)。在火山爆发期间,像水蒸气和二氧化碳这样的挥发物会从岩浆软泥中蒸发出来,形成可能有利于生命生存的大气(SN: 9/3/19)。但是,驱动地球上地幔融化的因素还不是很清楚,科学家们倾向于把重点放在金属的作用上,比如铁。
北京高压科学技术高级研究中心的行星科学家林延浩说,氧气对岩石熔化的影响一直被忽视。他说,氧是地球上最丰富的元素之一,可能在岩质系外行星上也是如此。林补充说,因此,其他科学家以前可能认为,这种元素太常见了,不可能扮演如此惊天动地的角色。
在新的研究中,林和同事们在两种环境下测量了合成的、无铁玄武岩的熔融温度:缺氧条件下和暴露在富氧空气中。该团队使用人造岩石来隔离氧气对熔化的影响,198彩票开户正规198彩注册网址网址请认准中国唯一官网www.lafeiyule02.com,并排除铁的影响, 如果能从玩家的观念来看198彩平台,198彩怎么样了解玩家心灵活动的198彩平台总代理永远不为自己的前途担心。,铁也会影响岩石熔化。
研究小组观察到,当熔化的岩石冷却到低于1000摄氏度时,含氧玄武岩中的矿物质比含氧耗尽的样品熔化的时间更长。这些含氧岩石在比同类岩石低100摄氏度的温度下一直在凝固。
研究人员得出结论,就像盐会降低冰的融化温度一样,氧气也会使岩石更容易融化。林假设氧可以破坏岩石中硅和氧原子的长链,诱导它们形成更小的碎片。这些碎片的流动性更强,与更长、缠结在一起的碎片相比,它们更容易流动。
氧化的程度可以决定一个年轻的系外行星的糖浆状内部最终如何进入地下层。研究人员说,在较低的温度下,更容易氧化和熔化的肠道可能会导致更小的固体内核,更厚的泥状地幔和更缺乏金属的硬壳。
值得注意的是,研究人员只测试了氧气对岩石融化温度的影响。该团队还没有考虑其他因素,如铁浓度和高压,这也可能是现实世界中许多系外行星内部的一部分。林预测,这些额外的因素将进一步导致冰川融化。
牛津大学的行星科学家Tim Lichtenberg说,这些发现是“一个非常好的努力”,他没有参与这项研究。他说,地幔熔化的其他警告可能超过氧的贡献,但新的结果仍然有用。例如,理解氧气的潜在影响,对于解释科学家在天文观测中遇到的任何系外行星的内部工作和历史可能是有价值的。当科学家们准备使用新发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜探测其他星球的大气层时,听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内后三组六技巧排名数一数二。,这种理解可能会更有价值,也更及时。
当然,实验室实验无法捕捉到现实生活中行星内部的所有细微差别。但是,Lichtenberg说,这项工作是必要的,以指导和确认关于某些类型的系外行星是如何形成的理论的形成。当与建模等其他技术相结合时,仿真可以扩展实验结果的范围。
“观察、建模和实验,”Lichtenberg说,“这有三个方面。”早在人类涉足如此遥远的世界之前,这三个方面就相互促进,推动了系外行星科学的整体发展。