Publicado 22/04/2020 12:48:12 +02:00CET

Inesperados resultados en la simulación de los mundos de agua

Inesperados resultados en la simulación de los mundos de agua
Inesperados resultados en la simulación de los mundos de agua - ESA/Hubble, M. Kornmesser

MADRID, 22 Abr. (EUROPA PRESS) -

Simulaciones pioneras sobre la minerología de los mundos de agua, que se suponen comunes en nuestra galaxia, han revelado una nueva fase sólida inesperada con silicio, hidrógeno y oxígeno todos juntos, y no la separación interior en capas de agua y roca que se ha teorizado hasta ahora.

Las observaciones astrofísicas han demostrado que los exoplanetas ricos en agua tipo Neptuno son comunes en nuestra galaxia. Se cree que estos "mundos de agua" están cubiertos con una gruesa capa de agua, de cientos a miles de kilómetros de profundidad, sobre un manto rocoso.

Si bien los exoplanetas ricos en agua son comunes, su composición es muy diferente a la de la Tierra, por lo que hay muchas incógnitas en términos de la estructura, composición y ciclos geoquímicos de estos planetas.

Al intentar aprender más sobre estos planetas, un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad Estatal de Arizona (ASU), ha proporcionado uno de los primeros estudios de laboratorio de mineralogía para exoplanetas ricos en agua. Los resultados de su estudio se han publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Estudiar las reacciones y procesos químicos es un paso esencial para desarrollar una comprensión de estos tipos de planetas comunes", dijo el coautor Dan Shim, de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU.

La conjetura científica general es que el agua y la roca forman capas separadas en los interiores de los mundos acuáticos. Como el agua es más ligera, debajo de la capa de agua en los planetas ricos en agua, debería haber una capa rocosa. Sin embargo, la presión extrema y la temperatura en el límite entre el agua y las capas rocosas podrían cambiar fundamentalmente el comportamiento de estos materiales.

Para simular esta alta presión y temperatura en el laboratorio, la autora principal y científica de investigación Carole Nisr realizó experimentos en el Laboratorio de Shim para Materiales de la Tierra y Planetarios en ASU utilizando células de yunque de diamante de alta presión.

Para su experimento, el equipo sumergió sílice en agua, comprimió la muestra entre diamantes a una presión muy alta, luego calentó la muestra con rayos láser a más de unos pocos miles de grados. El equipo también realizó calentamiento por láser en el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois. Para controlar la reacción entre sílice y agua, se tomaron mediciones de rayos X mientras el láser calentaba la muestra a altas presiones.

Lo que encontraron fue una nueva fase sólida inesperada con silicio, hidrógeno y oxígeno todos juntos. "Originalmente, se pensaba que las capas de agua y roca en los planetas ricos en agua estaban bien separadas", dijo Nisr. "Pero descubrimos a través de nuestros experimentos una reacción previamente desconocida entre agua y sílice y la estabilidad de una fase sólida aproximadamente en una composición intermedia. La distinción entre agua y roca parecía ser sorprendentemente 'borrosa' a alta presión y alta temperatura".

Los investigadores esperan que estos hallazgos avancen nuestro conocimiento sobre la estructura y composición de los planetas ricos en agua y sus ciclos geoquímicos.

"Nuestro estudio tiene implicaciones importantes y plantea nuevas preguntas para la composición química y la estructura de los interiores de exoplanetas ricos en agua", dijo Nisr. "El ciclo geoquímico para los planetas ricos en agua podría ser muy diferente al de los planetas rocosos, como la Tierra".

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