Tendencias21

Reproducen en laboratorio el interior de las supertierras

Científicos de varios países han conseguido reproducir en laboratorio las condiciones del interior más profundo de las supertierras (planetas con cinco veces la masa de la Tierra). Sus resultados indican que estos grandes planetas rocosos podrían contener longevos océanos de magma en su interior.

Reproducen en laboratorio el interior de las supertierras

Nuevos experimentos de compresión realizados con láser han conseguido reproducir las condiciones de lo más profundo de las exóticas supertierras y los núcleos de los planetas gigantes, así como las condiciones durante el violento nacimiento de planetas similares a la Tierra, documentando las propiedades de los materiales que determinaron la formación de los planetas y sus procesos evolutivos.

Los experimentos, publicados hoy en Science, revelan las propiedades inusuales de la sílice -el componente clave de las rocas- bajo las presiones y temperaturas extremas que se producen durante la formación de los planetas y su evolución interior.

Utilizando diagnósticos de compresión por ondas de choque, ultrarrápidos e impulsados por láser, el físico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL, por sus siglas en inglés) Marius Millot y sus colegas de la Universidad de Bayreuth (Alemania), del propio LLNL y de la Universidad de California en Berkeley, han sido capaces de medir la temperatura de fusión de la sílice a 500 GPa (5.000.000 de atmósferas), una presión comparable a la presión del límite entre el núcleo y el manto de un planeta supertierra (con una masa equivalente a cinco terrestres), Urano y Neptuno. Es también la que se produce durante los impactos gigantes que caracterizan la etapa final de la formación de planetas.

«La extrema densidad, presión y temperatura de las profundidades del interior de los planetas modifican fuertemente las propiedades de los materiales que los constituyen», explica Millot en la nota de prensa del LNLL. «¿Cuánto calor pueden aguantar los sólidos antes de fundirse bajo presión es la clave para determinar la estructura y la evolución interna de un planeta, y ahora podemos medirlo directamente en el laboratorio.»

Resultados

En combinación con anteriores mediciones de fusión de otros óxidos y de hierro, los nuevos datos indican que los silicatos del manto y el metal del núcleo tienen temperaturas de fusión comparables por encima de 300-500 GPa, lo que sugiere que los grandes planetas rocosos pueden en general tener longevos océanos de magma -roca fundida- en sus profundidades. Los campos magnéticos planetarios pueden formarse en esta capa de roca líquida.

«Además, nuestra investigación sugiere que la sílice está probablemente en estado sólido en el interior de los núcleos de Neptuno, Urano, Saturno y Júpiter, lo cual establece nuevas restricciones sobre futuros modelos mejorados de la estructura y la evolución de estos planetas», añade Millot.

Estos descubrimientos han sido posibles gracias a un importante avance en las técnicas de crecimiento de cristales a alta presión, en la Universidad de Bayreuth. Allí, Natalia Dubrovinskaia y sus colegas lograron sintetizar policristales transparentes milimétricos y monocristales de stishovita, una forma de sílice de alta densidad (SiO2) que normalmente se encuentra sólo en cantidades muy pequeñas cerca de los cráteres producidos por impacto de meteoritos.

Esos cristales han permitido a Millot y sus colegas llevar a cabo el primer estudio de compresión de stishovita por ondas de choque de láser guiado, usando pirometría óptica ultrarrápida y velocimetría, en la Universidad de Rochester (Nueva York).

Un campo emocionante

«La stishovita, pese a ser mucho más densa que el cuarzo o la sílice fundida, se mantiene más fría bajo compresión de choque, y eso nos permitió medir la temperatura de fusión a una presión mucho mayor», explica Millot.

«La compresión dinámica de materiales importantes para los planetas es un campo muy emocionante en este momento. El hidrógeno del interior profundo de los planetas es un fluido metálico, el helio cae en forma de lluvia, el fluido de sílice es un metal y el agua puede ser superiónico».

De hecho, el reciente descubrimiento de más de 1.000 exoplanetas orbitando otras estrellas en nuestra galaxia revela la amplia diversidad de sistemas planetarios, y de tamaños y de propiedades de los planetas. También abre la puerta a la búsqueda de mundos habitables con vida extraterrestre, y proyecta una nueva luz sobre nuestro propio sistema solar.

Usando la capacidad de reproducir en el laboratorio las condiciones extremas del interior de los planetas gigantes, así como del proceso de formación planetaria, Millot y sus colegas planean estudiar el comportamiento exótico de los principales componentes planetarios utilizando la compresión dinámica para contribuir a una mejor comprensión de la formación de la Tierra y del origen de la vida.

Referencia bibliográfica:

M. Millot, N. Dubrovinskaia, A. ernok, S. Blaha, L. Dubrovinsky, D. G. Braun, P. M. Celliers, G. W. Collins, J. H. Eggert, R. Jeanloz. Shock compression of stishovite and melting of silica at planetary interior conditions. Science (2015). DOI: 10.1126/science.1261507

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren una extraña combinación de minerales en las muestras lunares de la misión Chang'e-5 de China 9 febrero, 2024
    Los minerales antiguos y nuevos identificados en las muestras lunares traídas por la misión Chang'e-5 de China están ayudando a los científicos a comprender mejor la historia de la Luna: ahora, los especialistas han descubierto más propiedades del sexto nuevo mineral lunar, llamado Changesite-(Y). Además, otros compuestos hallados, la seifertita y la stishovita, pueden coexistir […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los robots que atienden a pacientes llegan a los hospitales 9 febrero, 2024
    Robots diseñados para brindar comodidad a los pacientes de edad avanzada y aliviar su ansiedad, han sido probados con éxito en un hospital de París: saludan, responden a preguntas, comprenden conversaciones grupales y apoyan las tareas de enfermería.
    Redacción T21
  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21
  • Oponerse a la regulación de los pesticidas no es la solución al problema de los agricultores 7 febrero, 2024
    Los agricultores que se movilizan en España y Europa se oponen con firmeza a las nuevas regulaciones europeas en materia de pesticidas, lo que representa una amenaza mayor para la salud pública que tener una central nuclear al lado de casa: estos químicos han costado miles de vidas y enfermos crónicos, al tiempo que han […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia