Les scientifiques utilisent le laser pour étudier l’intérieur des exoplanètes super-Terre

Les Scientifiques Utilisent Le Laser Pour étudier L'intérieur Des Exoplanètes

Des chercheurs et collaborateurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de l’Université de Californie, aux États-Unis, ont utilisé un laser pour analyser le fer à l’intérieur des exoplanètes. Un émulateur a servi de base pour déterminer expérimentalement la courbe de fusion à haute pression et les propriétés structurelles du fer pur jusqu’à 1 000 GPa (près de 10 000 000 atmosphères), trois fois la pression du noyau interne de la Terre et près de quatre fois la pression de toute expérience précédente .

Les scientifiques utilisent le laser pour etudier linterieur des
Vue d’artiste d’une coupe transversale super-Terre avec la caméra cible NIF superposée sur le manteau, regardant le noyau. Crédit : John Jett/LLNL.

Selon l’étude publiée dans la science, plusieurs expériences ont été menées qui imitent les conditions observées par une parcelle de fer descendant vers le centre d’un noyau super-Terre – le nom par lequel toute planète extrasolaire avec une masse supérieure à la masse de la Terre mais inférieure à la masse de les géantes gazeuses sont connues du système solaire.

Les expériences ont été attribuées dans le cadre du programme Discovery Science du National Ignition Facility (NIF), accessible au public et accessible à tous les chercheurs.

« La richesse du fer à l’intérieur des planètes rocheuses rend nécessaire de comprendre les propriétés et la réponse du fer dans des conditions extrêmes dans les noyaux de planètes plus massives semblables à la Terre », a déclaré Rick Kraus, physicien du LLNL et auteur principal de l’article. . « La courbe de fusion du fer est essentielle pour comprendre la structure interne, l’évolution thermique, ainsi que le potentiel des magnétosphères générées par dynamo. »

Les exoplanètes Super-Terre font face à une pression et une température élevées

On pense que la magnétosphère est un élément important des planètes terrestres habitables, comme sur Terre. La magnétodynamique de la Terre est générée dans le noyau externe de fer liquide enroulé autour du noyau interne de fer solide et est alimentée par la chaleur latente dégagée lors de la solidification du métal.

Avec la proéminence du fer sur les planètes telluriques, des propriétés physiques résistantes à la pression et à la température extrêmes sont nécessaires pour prédire ce qui se passe à l’intérieur de leur intérieur.

Une propriété de premier ordre du fer est son point de fusion, qui est encore débattu pour les conditions à l’intérieur de la Terre. La courbe de fusion est la plus grande transition rhéologique qu’un matériau peut subir, d’un matériau résistant à un autre sans. C’est là qu’un solide se transforme en liquide, et la température dépend de la pression du fer.

Avec les expériences, l’équipe a déterminé la durée de l’action de la dynamo pendant la solidification du noyau à la structure hexagonale étroitement dans les exoplanètes super-Terre.

« Nous avons découvert que les exoplanètes terrestres de quatre à six fois la masse de la Terre auront les dynamos les plus longues, qui fournissent une protection importante contre le rayonnement cosmique », a déclaré Kraus.

« En plus de notre intérêt à comprendre l’habitabilité des exoplanètes, la technique que nous avons développée pour le fer sera appliquée à l’avenir à des matériaux plus pertinents sur le plan programmatique, y compris le programme de gestion des stocks », a-t-il révélé.

Selon Krauss, la courbe de fusion est une contrainte incroyablement sensible sur une équation de modèle d’état. L’équipe a également obtenu la preuve que la cinétique de solidification dans des conditions aussi extrêmes est rapide, ne prenant que quelques nanosecondes pour la transition d’un liquide à un solide, permettant à l’équipe d’observer la limite de la phase d’équilibre.

« Cette vue expérimentale améliore notre modélisation de la réponse matérielle dépendante du temps pour tous les matériaux », a déclaré Kraus.

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