深海溶解了水冰行星的岩石外殼

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 03 日 8:15 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


冰行星表面深處發生了什麼事,是否有液態水?如果是,如何與行星岩石「海底」相互作用?新實驗表明,介於地球大小和地球 6 倍間的水冰行星,水會選擇性從典型的岩石礦物濾出鎂。實驗室裡科學家創造壓力高達十萬大氣壓、溫度超過攝氏 1,000 度的環境,並以類似但比海王星和天王星小的行星來模擬。

南韓首爾延世大學(the Yonsei University of Seoul)Taehyun Kim 領導的國際研究團隊進行一系列具挑戰性的實驗,顯示水如何在20~40Gigapascal(GPa)壓力下從某些礦物質,如鐵方鎂石(Mg, Fe)O和橄欖石(Mg, Fe)2SiO4強烈濾出氧化鎂(MgO)。這相當於地球大氣壓20萬到40萬倍,溫度高於1,500K,這種條件存在於富含水的亞海王星(sub-Neptune)系外行星的水層底部和岩石地函之間界面。

研究團隊成員的德國地球科學研究中心的科學家Sergio Speziale說:這些發現為海王星和天王星等大型冰行星的熱歷史打開新局面。研究結果發表在《Nature Astronomy》期刊。

▲ 富含水的亞海王星系外行星的剖面圖,以橙色線條顯示深水層與下伏岩石地函之間的的相互作用區域。

科學家得出的結論是,水層和下方岩石地函(rocky mantle)之間界面,MgO的強烈溶解可能會在具適當大小和組成、富含水的亞海王星系外行星(如TRAPPIST-1f)產生行星歷史早期熱階段的化學梯度。這些在行星海底具有差異化分佈的氧化鎂梯度,可在長期冷卻演變過程部分保留。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay