Подобно тому, как графит под высоким давлением можно превратить в алмаз, жидкая магма также может претерпеть серьёзные изменения при давлении и температуре, которые существуют в глубинах планет земного типа, сообщает «WordScience.org».

При использование мощных лазеров, учёные из Ливерморской национальной лаборатории обнаружили, что расплавленный силикат магния подвергается поэтапному переходу в жидкое состояние и резко преобразовывается в более плотное при увеличении давления. Данное исследование даёт обширное представление о том, как формируются планеты.

«Первый этап изменения различных типов сплавов в планетарной модели эволюции не были приняты во внимание», — сказал ведущий учёный Дилан Сполдинг и аспирант Калифорнийского университета Беркли (University of California, Berkeley), проводивший большую часть своей дипломной работы в лазерной лаборатории. «Эти сплавы и могли сыграть важную роль в процессе формирования Земли и могут доказать, почему планеты находящиеся за пределами Солнечной системы имеют совершенно другую структуру, нежели планета Земля».

Сплавы играют ключевую роль в планетарной эволюции. Команда заявила, что вызванное давлением разделение жидкостных фаз в силикатной магме может стать важным механизмом глобального масштаба химической дифференциации, а также может повлиять на тепловое движение и конвективные процессы, которые регулируют формирование мантии и ядра с самого начала зарождения планеты. Разделение жидкостных фаз похоже на разницу между маслом и водой — они отделяются, потому что имеют различную плотность. Однако, в новом исследовании учёные заметили внезапное изменение между жидкими состояниями силикатной магмы, которая показала различные физические свойства, хотя при высоком давлении и температуре она имеет одинаковый состав.

Для проведения экспериментов команда исследователей использовала лазеры «LLNL Janus» и «OMEGA» в университете Рочестера, чтобы достигнуть чрезвычайных температур и давлений, которые существуют в недрах планет находящихся за пределами нашей Солнечной системы.

В каждом эксперименте во время своего прохождения через образец, импульс мощного лазера вызвал ударную волну. Рассматривая изменения в скорости ударов и температуре образца, команда смогла определить разрывы, которые сигнализировали о поэтапном изменении материала.

«В этом случае распад ударной скорости и теплового излучения, полностью изменяются за короткий промежуток времени», — сказал Сполдинг.

Группа пришла к заключению, что поэтапный переход жидкости в силикатный состав подобен тому, что будет найдено в земной планетарной мантии. Это поможет объяснить тепловую химическую эволюцию экзопланет.

Данное исследование будет опубликовано в издании журнала «Physical Review Letters».

Другие авторы работающие над исследованием: Джон Эггерт, Петр Келлерс, Дэмиен Хикс, Гилберт Коллинз и Рэй Смит. Сотрудники исследования: Калифорнийский университет (Беркли), Институт науки Карнеги (Carnegie Institution for Science) и Гарвардский университет (Harvard University).

Работа финансировалась Национальной администрацией по ядерной безопасности, Национальным научным фондом и Калифорнийским университетом.