遥远世界的深处会发生什么？

正如我们所知，发生在我们星球深处的物理和化学是生命存在的基础。 但是，在遥远世界的内部，有哪些力量在起作用，这些条件如何影响它们的可居住性？

由卡内基地球和行星实验室领导的新工作使用实验室模拟方法揭示了一种新的晶体结构，这对我们了解大型岩石系外行星的内部具有重要意义。 他们的研究结果先前已发表 美国国家科学院院刊.

卡内基大学的主要作者 Rajkrishna Dutta 解释说：“我们星球的内部动力学对于维持生命可以繁衍生息的地表环境至关重要——推动地球发电机产生我们的磁场并塑造我们的大气成分。” “在超类地行星等大型岩石系外行星的深处，情况会更加极端。”

硅酸盐矿物构成了地球的大部分层，根据对其密度的计算，它们被认为是其他岩石行星内部的主要组成部分。 在地球上，下面的硅酸盐会发生结构变化 高压力 温度条件定义了地球内部深处的主要边界，例如上地幔和下地幔之间的边界。

研究团队包括卡内基的 Sally John Tracy、Ron Cohen、Francesca Mussi、Kai Lu 和 Jing Yang，以及内华达大学拉斯维加斯分校的 Pamela Burnley、阿贡国家实验室的 Dean Smith 和 Yu Ming 以及 Stella Chariton普林斯顿大学的 Thomas Duffy 和芝加哥大学的 Can Vitaly Brakabenka 有兴趣研究在模拟遥远世界的条件下新形式硅酸盐的出现和行为。

“几十年来，卡内基的研究人员率先通过将少量材料样本置于巨大的压力和高温下来重建行星的内部条件，”达菲说。

但是科学家在实验室中重建系外行星内部条件的能力存在局限性。 理论模型表明，在至少是地球质量四倍的岩石系外行星的地幔中预期存在的压力下，出现了新的硅酸盐相。 但这种转变尚未引起注意。

然而，锗是硅的良好替代品。 这两种元素形成相似的晶体结构，但锗会在较低的温度和压力下诱导化学相之间的转变，这可以在实验室实验中得到更好的控制。

使用镁花岗岩，Mg₂地理₄，类似于最丰富的地幔之一 硅酸盐矿物在这篇文章中，该团队能够收集有关超级地球和大型岩石系外行星的可能矿物的信息。

在大约 200 万倍正常大气压下，出现了具有独特晶体结构的新相，其中锗与八个氧键合。

“对我来说最有趣的是镁和锗，这是两种截然不同的元素，在结构中相互取代，”科恩说。

在环境条件下，大多数硅酸盐和锗以所谓的四面体结构组织，一个中心硅或锗与四个其他原子键合。 然而，在极端条件下，这种情况可能会改变。

特雷西解释说，“在极端压力下，硅酸盐可以呈现出六键而不是四键的结构，这一发现彻底改变了科学家对地球深部动力学的理解。” “八倍趋势的发现可能对我们如何看待内行星和外行星的动力学产生类似的革命性影响。”