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激光挤压铁以模拟系外行星核心

导读物理学家用激光撞击铁来模拟一些大型系外行星的核心。研究人员在4月16日的《自然天文学》杂志上报道说,这些测量为太阳系外质量数倍于地球

物理学家用激光撞击铁来模拟一些大型系外行星的核心。研究人员在4月16日的《自然天文学》杂志上报道说,这些测量为太阳系外质量数倍于地球的行星上的铁的运动提供了第一个线索。

加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家雷史密斯说,“到目前为止,还没有关于大型系外行星中心这些物质状态的数据。”

在国家点火设施工作时,史密斯和他的同事们用176束激光瞄准了一个包裹在金圆筒中的几微米厚的铁球。激光传输的能量超过300亿分之一秒,可以压缩铁,使其承受地球海平面1400万倍的大气压力。研究人员测量了不同压力下铁的密度是如何变化的。

史密斯说,这些高压被认为存在于有岩石的系外行星的核心,岩石的质量是地球的三到四倍。虽然我们的太阳系没有这么大的行星,但它们是银河系中最常见的系外行星。先前的模拟显示,这些岩石世界的内部组成可能与地球相似。

这种相似性带来了希望,即系外行星可能具有使地球适合生命的特征,如磁场或板块结构(SN: 4/30/16,第36页)。美国宇航局最新的系外行星搜索望远镜TESS计划于4月16日晚发射。预计会发现数百颗这样大小的行星(SN Online: 4/12/18)。

然而,很难理解太阳系外行星内部的细节。到目前为止,研究人员不得不从低压测量中推断铁在高压下的行为,这带来了不确定性。有了新的测量,科学家可以更确定他们的模拟反映了真实的行星。

在此之前,史密斯和他的同事通过将金刚石压缩到更高的压力取得了一些进展(SN: 8/9/14,第20页)。钻石很容易压缩,但它们不太可能在系外行星的深处被发现。

坦佩亚利桑那州立大学的外太空地质学家Cayman Unterborn说,“这是第一个矿物物理实验,它将更适合每个星球。”“一旦我们开始用这些新任务来描述系外行星,它将变得非常重要。”

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