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| Concepción artística de la sección transversal de una supertierra con la cámara del objetivo del NIF superpuesta sobre el manto, mirando hacia el núcleo. Imagen de John Jett/LLNL. |
Dada la importancia del hierro en el interior de los planetas, es esencial determinar las propiedades físicas a presión y temperatura extremas. Las condiciones de presión y temperatura a las que se funde el hierro pueden informar sobre el tamaño del núcleo de metal líquido. Es un factor esencial para comprender el potencial de generación de un campo magnético que proteja de la radiación.
Mediante el uso de láseres de alta energía en la Instalación Nacional de Ignición y la difracción de rayos X in situ, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y sus colaboradores han determinado las curvas de fusión a alta presión y las propiedades estructurales del hierro puro hasta 1.000 GPa, tres veces la presión del núcleo interno de la Tierra.
Los científicos realizaron varios experimentos para imitar las condiciones observadas por un paquete de hierro que desciende hacia el centro de un núcleo superterrestre.
Rick Kraus, físico del LLNL y autor principal del artículo, dijo: "La enorme riqueza de hierro en los interiores de los planetas rocosos hace necesario comprender las propiedades y la respuesta del hierro en las condiciones extremas de las profundidades de los núcleos de los planetas más masivos similares a la Tierra. La curva de fusión del hierro es fundamental para comprender la estructura interna y la evolución térmica, así como el potencial de las magnetosferas generadas por la dinámica".
La magnetosfera se considera un componente esencial de los planetas terrestres habitables. La magnetodinámica de la Tierra se genera en el núcleo exterior de hierro líquido en convección que rodea al núcleo interior de hierro sólido y se alimenta del calor latente liberado durante la solidificación del hierro.
Gracias a los experimentos, el equipo determinó la duración de la acción de la dinamo durante la solidificación del núcleo hasta la estructura hexagonal cerrada del interior de los exoplanetas superterrestres. También descubrieron que la cinética de solidificación en condiciones tan extremas es rápida. Solo se necesitan nanosegundos para pasar de líquido a sólido.
Kraus dijo: "Encontramos que los exoplanetas terrestres con una masa de cuatro a seis veces la de la Tierra tendrán las dinámicas más largas, que proporcionan un importante escudo contra la radiación cósmica".
"Más allá de nuestro interés por comprender la habitabilidad de los exoplanetas, la técnica que hemos desarrollado para el hierro se aplicará a materiales más relevantes desde el punto de vista programático en el futuro".
"Este conocimiento experimental está mejorando nuestra modelización de la respuesta material dependiente del tiempo para todos los materiales".
Fuentes, créditos y referencias:
Richard G. Kraus et al. Measuring the melting curve of iron at super-Earth core conditions. DOI: 10.1126/science.abm1472