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Étudier les «  mondes aquatiques  » de notre galaxie – ScienceDaily

Des observations astrophysiques ont montré que des exoplanètes ressemblant à de l’eau similaires à Neptune sont courantes dans notre galaxie. On pense que ces « mondes aquatiques » sont recouverts d’une épaisse couche d’eau, de plusieurs centaines à des milliers de kilomètres de profondeur, au-dessus d’un manteau rocheux.

Bien que les exoplanètes riches en eau soient courantes, leur composition est très différente de celle de la Terre, il existe donc de nombreuses inconnues concernant la structure, la composition et les cycles géochimiques de ces planètes.

Dans une quête pour en savoir plus sur ces planètes, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l’Arizona State University, a fourni l’une des premières études en laboratoire sur la minéralogie des exoplanètes riches en eau. Les résultats de leur étude ont été récemment publiés dans une revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

« L’étude des réactions et des processus chimiques est une étape importante vers le développement d’une compréhension de ces types communs de planètes », a déclaré le co-auteur Dan Shim de l’école de recherche terrestre et spatiale de l’ASU.

L’hypothèse scientifique générale est que l’eau et la roche forment des couches séparées à l’intérieur des mondes aquatiques. Parce que l’eau est plus légère, il devrait y avoir une couche rocheuse sous la couche d’eau sur les planètes riches en eau. Cependant, les pressions et températures extrêmes à la frontière entre les couches d’eau et de roche pourraient modifier fondamentalement le comportement de ces matériaux.

Pour simuler cette haute pression et cette température en laboratoire, l’auteur et chercheuse principale Carole Nisr a mené des expériences au laboratoire de Shim pour les matériaux terrestres et planétaires à l’ASU en utilisant des cellules à enclume en diamant haute pression.

Pour leur expérience, l’équipe a immergé du dioxyde de silicium dans l’eau, pressé l’échantillon entre les diamants à une pression très élevée, puis chauffé l’échantillon avec des faisceaux laser à plus de plusieurs milliers de degrés Fahrenheit.

L’équipe a également conduit un chauffage au laser au laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois. Pour surveiller la réaction entre la silice et l’eau, des mesures aux rayons X ont été effectuées pendant que le laser chauffait l’échantillon sous haute pression.

Ils ont découvert une nouvelle phase solide inattendue avec du silicium, de l’hydrogène et de l’oxygène.

« On pensait à l’origine que les couches d’eau et de roche sur les planètes riches en eau étaient bien séparées », a déclaré Nisr. « Mais grâce à nos expériences, nous avons découvert une réaction jusque-là inconnue entre l’eau et le dioxyde de silicium et la stabilité de la phase solide dans approximativement la composition moyenne. La différence entre l’eau et la pierre semble être étonnamment » peu claire « à haute pression et haute température. »

Les chercheurs espèrent que ces découvertes amélioreront nos connaissances sur la structure et la composition des planètes riches en eau et de leurs cycles géochimiques.

« Notre étude a des implications importantes et soulève de nouvelles questions sur la composition chimique et la structure de l’intérieur des exoplanètes aquatiques riches en eau », a déclaré Nisr. « Le cycle géochimique des planètes riches en eau pourrait être très différent du cycle des planètes rocheuses, comme la Terre. »

Source de l’histoire:

Matériel fourni Université de l’État d’Arizona. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.