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    Atmósferas de supertierra sondadas en la máquina Sandias Z

    La concepción de un artista de los campos magnéticos de supertierras seleccionadas como la máquina Z, en la foto en la parte inferior, imita las condiciones gravitacionales en otros planetas. Los campos magnéticos planetarios impiden que los rayos cósmicos destruyan atmósferas planetarias, haciendo que la vida tenga más probabilidades de sobrevivir. Crédito:Eric Lundin; Foto Z de Randy Montoya

    Las enormes fuerzas generadas por la máquina Z en Sandia National Laboratories se están utilizando para replicar las presiones gravitacionales en las llamadas "super-Tierras" para determinar cuáles podrían mantener atmósferas que podrían sustentar la vida.

    Los astrónomos creen que las super-Tierras, colecciones de rocas hasta ocho veces más grandes que la Tierra, existen en millones en nuestra galaxia. "La pregunta que tenemos ante nosotros es si alguno de estos superplanetas es realmente parecido a la Tierra, con procesos geológicos activos, atmósferas y campos magnéticos, ", dijo el físico de Sandia Joshua Townsend.

    El trabajo actual en Z se describe en la Comunicaciones de la naturaleza . Investigadores del Programa de Ciencias Fundamentales de Sandia, trabajando con colegas en el Laboratorio de la Tierra y los Planetas de la Carnegie Institution for Science en Washington, CORRIENTE CONTINUA., utilizar las fuerzas disponibles en la excepcionalmente poderosa instalación Z de Sandia para aplicar casi instantáneamente el equivalente de enormes presiones gravitacionales a la bridgmanita, también conocido como silicato de magnesio, el material más abundante en planetas sólidos.

    Los experimentos dijo Townsend, dio a luz a una tabla basada en datos que muestra cuándo el interior de un planeta sería sólido, líquido o gaseoso bajo diversas presiones, temperaturas y densidades, y en los períodos de tiempo previstos. Solo un núcleo líquido, con sus metales moviéndose unos sobre otros en condiciones similares a las de una dinamo terrestre, produce los campos magnéticos que pueden desviar los destructivos vientos solares y rayos cósmicos lejos de la atmósfera de un planeta. permitiendo que la vida sobreviva. Esta información crítica sobre las intensidades del campo magnético producidas por los estados centrales de super-Tierras de diferentes tamaños no estaba disponible anteriormente:los núcleos están bien ocultos por la mayor parte de los planetas que los rodean. y por lo tanto no visible por visión remota. Para los investigadores que prefirieron experimentos terrestres en lugar de imágenes de larga distancia, las presiones suficientes no estaban disponibles hasta que se alistaron las capacidades de Z.

    Yingwei Fei, el autor correspondiente del estudio actual y científico senior del Laboratorio de Planetas y Tierra de Carnegie, es conocido por su habilidad para sintetizar bridgmanita de gran diámetro utilizando prensas multiton con yunques de diamantes sinterizados.

    "Z ha proporcionado a nuestra colaboración una herramienta única que ninguna otra técnica puede igualar, para que exploremos las condiciones extremas de los interiores de las súper Tierras, ", dijo." Los datos de alta calidad sin precedentes de la máquina han sido fundamentales para avanzar en nuestro conocimiento de las super-Tierras ".

    Los siete magníficos

    Un análisis más detallado del estado de los materiales densos y gaseosos en supertierras específicas produjo una lista de siete planetas que posiblemente valga la pena estudiar más a fondo:55 Cancri e; Kepler 10b, 36b, 80e, y 93b; CoRoT-7b; y HD-219134b.

    El gerente de Sandia, Christopher Seagle, quien con Fei propuso inicialmente estos experimentos, dijo, "Estos planetas, que encontramos con más probabilidades de mantener la vida, fueron seleccionados para un estudio adicional porque tienen proporciones similares a la Tierra en su hierro, silicatos y gases volátiles, además de las temperaturas interiores propicias para mantener los campos magnéticos para la protección contra el viento solar ".

    El enfoque en tamaño gigante, en lugar de pequeño, Los planetas surgieron porque las grandes presiones gravitacionales significan que es más probable que las atmósferas sobrevivan a largo plazo, —dijo Townsend.

    Por ejemplo, él dijo, "Como Marte era más pequeño, para empezar, tenía un campo gravitacional más débil. Luego, cuando su núcleo se enfrió rápidamente, perdió su campo magnético y su atmósfera fue posteriormente despojada ".

    Z en acción

    Para estos experimentos, la máquina Z, con condiciones de funcionamiento de hasta 26 millones de amperios y cientos de miles de voltios, crea pulsos magnéticos de enorme poder que aceleran piezas de cobre y aluminio del tamaño de una tarjeta de crédito llamadas placas volantes. Estos fueron propulsados ​​mucho más rápido que una bala de rifle en muestras de bridgmanita, el mineral más común de la Tierra. La presión casi instantánea de la interacción contundente creó ondas de sonido longitudinales y transversales en el material que revelan si el material permanece sólido o cambia a líquido o gas. dijo el investigador de Sandia y autor del artículo Chad McCoy. Con estos nuevos resultados, Los investigadores recibieron datos sólidos sobre los que anclar modelos planetarios que de otro modo serían teóricos.

    El documento técnico concluye que los datos de densidad de alta precisión y las temperaturas de fusión sin precedentes logradas en la máquina Z "proporcionan puntos de referencia para cálculos teóricos en condiciones extremas".

    Concluyó Fei, "Nuestra colaboración con los científicos de Sandia ha dado lugar a resultados que fomentarán una exploración más académica de exoplanetas, cuyo descubrimiento ha capturado la imaginación del público ".

    "Este trabajo identifica candidatos a exoplanetas interesantes para explorar más a fondo, ", dijo Seagle." La compresión de choque Z más la capacidad inusual de Fei para sintetizar bridgmanita de gran diámetro conducen a una oportunidad para obtener datos relevantes para exoplanetas que no serían posibles en ningún otro lugar ".


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