钻石可能有富含碳化的外产品

科学家们在了解Exoplanets时越来越好。我们现在知道他们’重复,他们甚至可以 轨道死白色矮星星。研究人员也在了解它们的形式以及它们是什么’re made of.

一项新的研究表明,一些富含碳的外产品可以在适当的情况下由二氧化硅和甚至钻石制成。

新研究的标题是“碳化物外部内部层内部的氧化.”领导作者是亚利桑那州立大学的哈里森艾伦 - 萨特’地球和太空勘探学院。该研究在行星科学期刊上发表。

“这些外产上的东西与我们的太阳系中的任何东西不同。”

H. Allen-Sutter,领导作者,ASU地球和太空探索

碳化物外产品只是富含碳的星球。当太阳系形成时,星星和行星从同一材料云形成,因此它们的组合物是相似的。如果一颗星具有高碳含氧比率,那么它的行星也将。

在我们的太阳系中,太阳和地球都具有低碳:氧比率。地球高于硅酸盐和氧化物,但金刚石非常低。但是当天文学家看其他恒星并找到高碳:氧比率,然后他们知道那些恒星周围的外产比率将具有相同的高比率。它们可以具有更多的菱形含量而不是由大量的硅酸盐和氧化物组成。虽然地球’S金刚石含量非常低,约0.001%,碳化物外产上含量更高。

“这些外延网是不同于我们的太阳系中的任何东西,”主席作家H. Allen Sutch在A中 新闻稿.

但这都是假设的。研究人员团队需要测试它。他们需要一种模仿或重新创造极端热量和压力的方法。为此,他们转向钻石铁砧。钻石砧是一种用于将材料样本对象的物质对外压力的一件设备。

A schematic of a diamond anvil cell. The Ruby is used as a pressure indicator. Image Credit: By Tobias1984 - This W3C-unspecified vector image was created with Inkscape., CC BY-SA 3.0, //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19419201
A schematic of a diamond anvil cell. The Ruby is used as a pressure indicator. Image Credit: By Tobias1984 – This W3C-unspecified vector image was created with Inkscape., CC BY-SA 3.0, //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19419201

在他们的实验中,团队开始碳化硅和水。它们将该组合放入金刚石砧座中,并通过激光加热样品。随着激光加热样品,它们采用了材料的X射线。结果与它们的预测相匹配,水和碳化硅反应并变成了金刚石和二氧化硅。

This image illustrates the team'假设。在左边是一个富含碳的未妨碍行星。当添加水时,碳化硅主导地幔转换成硅和金刚石主导的地幔,如右图所示。反应还产生甲烷和氢。图像信用:哈里森/ asu
图4来自研究。此图像说明了团队’假设。在左边是一个富含碳的未妨碍行星。当添加水时,碳化硅主导地幔转换成硅和金刚石主导的地幔,如右图所示。反应还产生甲烷和氢。图像信用:哈里森/ asu

团队谈论这些结果的纸张含义。“一些人口(12%-17%)的恒星可能具有大于0.8的C / O比率,并且围绕这些恒星的行星矿物质将由碳化物占主导地位,” they write. “因此,与在太阳系中观察到的行星类型相比,在这些条件下形成的行星可以具有异国情调的内部结构和动力学。”

“If water is delivered to carbide planets, the impact will produce high pressures and high temperatures locally and induce the reaction. In regions of the mantle where water reaches SiC, the reaction shown in <Equation (1)> would produce diamond and silica.”

他从研究中的人物有助于解释结果。拉曼换档是测量用于加热材料的原料激光与散射激光符合样品后的能量的测量。在样品的未加热部分测量黑光谱,并在加热部分测量红光谱。大约1400cm -1的红色尖峰表示在实验期间形成的金刚石晶体。图像信用:Allen-Sutter等,2020。
来自研究的这个数字有助于解释结果。拉曼换档是测量用于加热材料的原料激光与散射激光符合样品后的能量的测量。在样品的未加热部分测量黑光谱,并在加热部分测量红光谱。大约1400cm -1的红色尖峰表示在实验期间形成的金刚石晶体。图像信用:Allen-Sutter等,2020。

The team points out that the chemical change that produces diamonds would start on the outside of the planet and work its way in. “In this case, a carbide planet would experience a chemical change from the outside in. This process could cause the surface to be covered with silica, while at sufficiently greater depths diamond and silica would exist together as shown in <Figure 4.>”

在ASU的实验室的金刚石砧座细胞的图象为地球和行星科学的实验室。平坦表面被称为尖塔,这是样品在加压期间坐在的地方。图片信用:丹垫片
ASU的金刚石砧座的图像’地球和行星科学的实验室。平坦的表面被称为尖限,这’样品在加压期间坐在的地方。图片信用:丹垫片

任何接受这种转变的行星都看起来与地球有很大不同。事实上,它们与我们太阳系中的任何身体都不同。“转换的碳富碳行星的独特矿物质将使行星取样,”他们写得出结论。“例如,由于二氧化硅和金刚石的物理性质,转换的行星的地幔比其他硅酸盐罩更粘。”

我们的大部分科学对外产上的关注潜在的居住地。但这些富裕的行星几乎肯定无法支持生活。它归结为地质活动。

科学家认为地质活动对于一个支持生活的地球至关重要。该活动可以帮助调节碳循环,一方面 一些研究 深入了解此事。

地球的构造板块。没有板和地质活动,行星可能无法支持生活。这项研究中的钻石行星可能太难以构造和地质活动。信用:msnucleus.org.
地球’S构造板块。没有板和地质活动,行星可能无法支持生活。这项研究中的钻石行星可能太难以构造和地质活动。信用:msnucleus.org.

艾伦排斥和这项新研究的其他作者认为,这些富含碳的行星太难以成为地质活跃。他们也认为大气可能对生命令人望而却步。但是,他们指出,那里’更多的是外产的科学,而不是居住地。

“无论居住地如何,这是帮助我们理解和表征我们不断增长和改善外产的观察的额外迈注” said Allen-Sutter. “我们学到的越多,我们越多越好’LL能够从即将到来的未来任务中解释新数据,如James Webb Space望远镜和南希·格雷马罗马空间望远镜,以了解我们自己的太阳系之外的世界。”

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