激光擠壓鐵以模擬系外行星核心

物理學(xué)家用激光撞擊鐵來模擬一些大型系外行星的核心。研究人員在4月16日的《自然天文學(xué)》雜志上報(bào)道說，這些測(cè)量為太陽(yáng)系外質(zhì)量數(shù)倍于地球的行星上的鐵的運(yùn)動(dòng)提供了第一個(gè)線索。

加州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家雷史密斯說，“到目前為止，還沒有關(guān)于大型系外行星中心這些物質(zhì)狀態(tài)的數(shù)據(jù)?！?

在國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施工作時(shí)，史密斯和他的同事們用176束激光瞄準(zhǔn)了一個(gè)包裹在金圓筒中的幾微米厚的鐵球。激光傳輸?shù)哪芰砍^300億分之一秒，可以壓縮鐵，使其承受地球海平面1400萬(wàn)倍的大氣壓力。研究人員測(cè)量了不同壓力下鐵的密度是如何變化的。

史密斯說，這些高壓被認(rèn)為存在于有巖石的系外行星的核心，巖石的質(zhì)量是地球的三到四倍。雖然我們的太陽(yáng)系沒有這么大的行星，但它們是銀河系中最常見的系外行星。先前的模擬顯示，這些巖石世界的內(nèi)部組成可能與地球相似。

這種相似性帶來了希望，即系外行星可能具有使地球適合生命的特征，如磁場(chǎng)或板塊結(jié)構(gòu)(SN: 4/30/16，第36頁(yè))。美國(guó)宇航局最新的系外行星搜索望遠(yuǎn)鏡TESS計(jì)劃于4月16日晚發(fā)射。預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆這樣大小的行星(SN Online: 4/12/18)。

然而，很難理解太陽(yáng)系外行星內(nèi)部的細(xì)節(jié)。到目前為止，研究人員不得不從低壓測(cè)量中推斷鐵在高壓下的行為，這帶來了不確定性。有了新的測(cè)量，科學(xué)家可以更確定他們的模擬反映了真實(shí)的行星。

在此之前，史密斯和他的同事通過將金剛石壓縮到更高的壓力取得了一些進(jìn)展(SN: 8/9/14，第20頁(yè))。鉆石很容易壓縮，但它們不太可能在系外行星的深處被發(fā)現(xiàn)。

坦佩亞利桑那州立大學(xué)的外太空地質(zhì)學(xué)家Cayman Unterborn說，“這是第一個(gè)礦物物理實(shí)驗(yàn)，它將更適合每個(gè)星球?！薄耙坏┪覀冮_始用這些新任務(wù)來描述系外行星，它將變得非常重要?！?

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