Method Article

محاكاة لعمليات الكواكب الداخلية التمايز في المختبر

DOI:

10.3791/50778

⸱

November 15th, 2013

1Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ارتفاع الضغط وارتفاع درجة الحرارة التجارب وصفها هنا تقليد الكوكب عمليات التمايز الداخلية. وتصور العمليات وفهمها بشكل أفضل من خلال التصوير ذات الدقة العالية 3D والتحليل الكيميائي الكمي.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A الكواكب الداخلية هو تحت ضغط عال ودرجة حرارة عالية وظروف لديها بنية الطبقات. هناك نوعان من العمليات الهامة التي أدت إلى أن بنية الطبقات، (1) الترشيح من المعدن السائل في مصفوفة سيليكات الصلبة بواسطة الكوكب التمايز، و (2) تبلور النواة الداخلية عن طريق الكوكب اللاحقة التبريد. نحن إجراء الضغط العالي والحرارة العالية تجارب لمحاكاة كلتا العمليتين في المختبر. تشكيل الكواكب الأساسية percolative يعتمد على كفاءة الترشيح ذوبان، والتي تسيطر عليها ثنائي السطح (التبول) زاوية. يتضمن محاكاة الترشيح تسخين العينة تحت ضغط عال إلى درجة حرارة الهدف الذي سبائك الحديد الكبريت المنصهر بينما يبقى هو سيليكات الصلبة، ومن ثم تحديد زاوية ثنائي السطح الحقيقي لتقييم النمط من الهجرة السائل في مصفوفة البلورية التي كتبها التصور 3D. ويتحقق حجم 3D تقديم تشريح العينة المستردة مع شعاع تركز أيون (فيبوناتشي) وتا بواسطةالملك SEM صورة كل شريحة بأداة الأفقية الاكذوبه / SEM. تم تصميم المجموعة الثانية من التجارب لفهم جوهر بلورة وعنصر التوزيع الداخلي بين اللب الخارجي السائل والنواة الداخلية الصلبة من خلال تحديد درجة حرارة انصهار وعنصر التقسيم تحت ضغط عال. وتجرى التجارب ذوبان في الجهاز متعدد سندان تصل إلى 27 جيغا وتمتد إلى ارتفاع الضغط في الخلية الماس سندان مع الليزر التدفئة. قمنا بتطوير تقنيات لاستعادة عينات صغيرة يسخن علية الدقة الاكذوبه الطحن والحصول على صور عالية الدقة للبقعة الليزر الساخنة التي تظهر ذوبان الملمس تحت ضغط عال. من خلال تحليل التراكيب الكيميائية للسائل التعايش ومراحل الصلبة، علينا أن نحدد بدقة منحنى liquidus، وتوفير البيانات اللازمة لفهم عملية تبلور النواة الداخلية.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكواكب الأرضية مثل الأرض والزهرة والمريخ وعطارد والهيئات الكواكب متباينة يتكون من عباءة السيليكات والمعدنية الأساسية. تقترح تشكيل نموذج الكوكب الحديثة أن الكواكب الأرضية تشكلت من اصطدام القمر، إلى المريخ بحجم الأجنة الكوكبية نمت من كم الحجم أو أكبر الكويكبات من خلال التفاعلات الجاذبية 1-2. كانت الكويكبات المحتمل متباينة بالفعل مرة واحدة وصلت إلى سبائك الحديد المعدنية ذوبان في درجات الحرارة بسبب التدفئة من مصادر مثل تسوس المشعة النظائر قصيرة العمر مثل 26 و 60 آل الحديد، والأثر، وإطلاق الطاقة الكامنة 3. من المهم أن نفهم كيف يسيل المعدن السائل من خلال مصفوفة سيليكات خلال التمايز في وقت ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد المواد ابتداء وعينة الدوائر

  1. إعداد نوعين من المواد الأولية، (1) خليط من الزبرجد الزيتوني سيليكات الطبيعية والمعدنية مسحوق الحديد مع 10٪ بالوزن الكبريت (معدن / نسب سيليكات تتراوح 4-30٪ بالوزن) لمحاكاة الترشيح من سبائك الحديد السائل في مصفوفة سيليكات الصلبة خلال تشكيل النواة الأولى لهيئة الكواكب الصغيرة، و (2) خليط متجانس من الارض ناعما الحديد النقي وكبريتيد الحديد لتحديد الكواكب تبلور النواة الداخلية.
  2. طحن المواد الأولية إلى مسحوق مختلطة غرامة بموجب الإيثانول في هاون العقيق لمدة ساعة....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

قمنا بإجراء سلسلة من التجارب باستخدام خليط من سان كارلوس الزبرجد الزيتوني والحديد فاس سبيكة معدنية مع مختلف نسب المعادن السيليكات، والمواد الأولية. محتوى S من هذا المعدن هو 10٪ الوزن S. هنا نعرض بعض النتائج ممثل من التجارب الضغط العالي أجريت في 6 برنامج العمل العالمي و1،800 درجة مئوية، وذلك باستخدام معايرة جيدا مجالس متعددة سندان 15. تحت ظروف تجريبية، والسبائك المعدنية الحديد المنصهر فاس هو تماما وسيليكات (سان كارلوس الزبرجد الزيتوني) لا يزال البلورية. الغرض من التجربة .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

راسخة التقنيات لتجارب متعددة السندان، وتوليد الضغط ودرجة الحرارة مستقرة لفترة طويلة من وقت التشغيل وإنتاج حجم العينة كبير نسبيا. بل هو أداة قوية لمحاكاة العمليات الداخلية من الكواكب، وخاصة بالنسبة للتجارب، مثل ذوبان الترشيح، والتي تتطلب بعض حجم العينة. الحد هو أقصى ضغط يمكن تحقيقه، وتصل إلى 27 جيغا مع كربيد التنغستن (مرحاض) السنادين، والوصول إلى الضغوط الأساسية المريخ وعطارد، ولكن الضغط متدنية للغاية للوصول إلى النوى من الأرض والزهرة. ويمكن تمديد أقصى قدر من الضغط لتحقيق حوالي 100.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أعلن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل وكالة ناسا منحة NNX11AC68G ومؤسسة كارنيجي في واشنطن. أشكر تشانغ تشي لمساعدته في جمع البيانات. وأود أيضا أن أشكر عنات شاهار وفاليري Hillgren للمشاركات مفيدة من هذه المخطوطة.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
جهاز سندان متعددالمختبر الجيوفيزيائيباني
خلية سندان الماسمختبر جيوفيزيائيباني
نظام التسخين بالليزرAPS GSECARSصممه موظفو خط الشعاع العام
FIB / SEM CrossbeamCarl Zeiss Ltd.برنامج Auriga
Avizo 3DVSGFire لعلوم
المنزلالمنزلالمواد

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wetherill, G. W. Formation of the terrestrial planets. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 18, 77-113 (1980).
  2. Chambers, J. E. Planetary accretion in the inner Solar System. Earth and Planetary Science Letters. 223, 241-252 (2004).
  3. Gre....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Planetary Interior DifferentiationHigh Pressure ExperimentsMulti Anvil ApparatusFocused Ion BeamScanning Electron MicroscopyDihedral Angle MeasurementPercolation SimulationInner Core CrystallizationLiquid Metal Percolation3D Volume Rendering

Related Articles