使用Sandia National Lab强大的Z机器探测超地球环境

地球接触

艺术家在底部示出了所选超地的磁场的磁场的概念,模仿其他行星上的引力条件。行星磁场阻止宇宙射线摧毁行星大气,使生活更容易生存。信贷:埃里克伦丁的艺术家形象;Z射击照片由Randy Montoya

这是在银河系其他地方寻找生命的一步。

Z机器在桑迪亚国家实验室产生的巨大力量用于复制所谓的“超地球”的引力压力,以确定哪些可能维持能够支持生活的环境。

天文学家认为,超地 - 岩石的集合高于地球的八倍 - 在我们的星系中的数百万人中存在。“我们面前的问题是这些超级行星是否实际上是地球,具有积极的地质过程,大气和磁场,”Joshua Townsend表示。

目前在Z的工作描述在自然通讯。桑迪亚的基础科学项目的研究人员,与同事合作的地球和行星实验室在华盛顿卡内基科学研究所,使用部队可以在桑迪亚的独特功能强大的Z不再适用的巨大引力bridgmanite压力,也称为硅酸镁,固体行星最丰富的材料。

该实验说,Townsend,诞生了一个数据支持的表,该表格显示了行星内部在各种压力,温度和密度下的固体,液体或气态,以及预测时间跨度。只有一种液体核心 - 在类似于地球发电机的条件下,它的金属彼此转移 - 产生可以分流破坏性太阳风和远离行星大气的宇宙光线的磁场,允许生命生存。这种关于不同尺寸超地球核心状态产生的磁场强度的关键信息以前不可用:核心是通过围绕它们的大部分行星的核心隐藏,因此通过远程观察不可见。对于优选近距离成像而不是长途成像的研究人员,在Z的能力入伍之前,无法获得足够的压力。

Carnegie's地球和行星实验室的当前研究和高级员工科学家的相应作者为yingwei Fei以其使用烧结金刚石砧座合成大直径桥商的技能而闻名。

“Z为我们的合作提供了其他技术无法匹敌的独特工具,让我们探索超级地球内部的极端条件,”他说。“这台机器前所未有的高质量数据对于提高我们对超级地球的认识至关重要。”

壮大的七个

对特定的“超级地球”上气体和高密度物质的状态进行进一步分析后,列出了可能值得进一步研究的7颗行星:55 Cancri e;开普勒10b、36b、80e和93b;尽管corot - 7 b;和hd - 219134 b。

桑迪亚经理Christopher Seagle范与最初提出这些实验,说,“这些行星,我们发现最有可能支持生命,选择深造,因为他们有类似的比率地球铁、硅酸盐和挥发性的气体,除了室内温度有利于维护磁场保护太阳风。”

Townsend表示,由于大量的引力压力意味着大气在长期的情况下,焦点来看,而不是小的行星的焦点是大概的。

例如,他说,“因为火星比较较小,重力场比较较弱。然后随着核心迅速冷却,它失去了磁场,随后剥离了其大气的气氛。“

Z在行动

在这些实验中,使用高达2,600万安培和数十万伏特电压的Z机器,会产生巨大功率的磁脉冲,使信用卡大小的铜片和铝片(称为传单板)加速。它们进入地球上最常见的矿物——布里奇曼石样本的速度要比步枪子弹快得多。桑迪亚研究人员、论文作者Chad McCoy说,这种强相互作用的近瞬间压力在材料中产生了纵向和横向的声波,可以揭示材料是仍然是固体还是变为液体或气体。有了这些新结果,研究人员就有了坚实的数据来支撑理论行星模型。

技术论文得出结论,在Z机器上实现的高精度密度数据和难以熔化的熔化温度“为极端条件下的理论计算提供基准。”

结束了Fei,“我们与桑迪亚科学家的合作导致了结果,这将鼓励更多的高级学术探索,其发现已经捕获了公众想象力。”

“这项工作识别有趣太阳系外行星候选人进一步探索,“成人说。“Z冲击压缩加fei的不寻常能力合成大直径的Bridgmanite的机会,以获得与ExoplAnets相关的数据,这在其他任何地方也是如此。”

参考:“MGSIO3的熔化和密度通过狂热管理器的冲击压缩至1254gpa”由Yingwei Fei,Christopher T. Seagle,Joshua P. Townsend,Chad A. McCoy,Asmaa Boujibar,Peter Driscoll,Luke Shulenburger和Michael D.提供2021年2月9日,自然通讯
DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 21170 - y

这项工作得到了美国国家科学基金会、Z基础科学项目和卡内基创投基金的支持。

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