Simulation de la différenciation planétaire Intérieur processus dans le laboratoire

L’objectif global de cette procédure est de simuler le processus de différenciation intérieure planétaire. Ceci est accompli en mélangeant d’abord de manière homogène du silicate d’olive, de la poudre de fer et du sulfure de fer. La deuxième étape consiste à charger le mélange dans un ensemble de cellules à haute pression.

Ensuite, l’ensemble est pressurisé à six giga pascal et chauffé à 1 800 degrés Celsius dans un dispositif à plusieurs enclumes. La dernière étape consiste à récupérer l’échantillon et à le préparer pour l’imagerie 3D. En fin de compte, l’image 3D a été utilisée pour visualiser la distribution du silicone et du métal en fusion et déterminer si le métal liquide peut percoler à travers le silicone cristallin pour former un noyau.

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en science planétaire telles que la formation de noyaux planétaires par percolations. Commencez par préparer les matériaux pour la simulation du processus de percolation. Lors de la formation d’un noyau, faites environ un gramme d’un mélange de silicate naturel, d’olive et de poudre de fer métallique avec 10 % en poids de soufre dans un mortier d’agate.

Sous broyage à l’éthanol, la matière première pour trouver de la poudre mélangée pendant une heure. Une fois cela fait, séchez les matériaux à 100 degrés Celsius pendant une heure, récupérez les matériaux séchés et, une fois qu’ils sont refroidis, commencez les préparatifs pour les expériences à plusieurs enclumes. Chargez le matériau de départ dans une capsule d’oxyde d’aluminium CI d’environ 1,5 millimètre de diamètre et 1,5 millimètre de longueur.

Ensuite, placez la capsule dans un ensemble de cellules à haute pression doté d’un réchauffeur d’échantillon à résistance électrique. La cellule est maintenant prête pour l’appareil haute pression à plusieurs enclumes. Montez l’ensemble de cellule dans l’appareil, pressurisez l’échantillon à la pression cible ici, six giga pascals basés sur une courbe d’étalonnage de pression à point fixe.

Utilisez également le chauffage à résistance électrique pour amener l’échantillon à 1 800 degrés Celsius. La température cible. Pour cette expérience, maintenez la pression et la température pendant 12 heures.

Une fois l’expérience terminée, trempez l’échantillon à température ambiante en coupant l’alimentation du chauffage et relâchez la pression lentement pendant six heures en ouvrant la vanne d’huile hydraulique. Enfin, récupérez l’ensemble haute pression et l’analyse de l’échantillon de l’échantillon utilise un microscope électronique à balayage à faisceau d’ions focalisés. Préparez l’échantillon pour l’utilisation dans l’instrument en le montant et en le polissant et en recouvrant sa surface de carbone.

Ensuite, chargez-le dans la chambre d’échantillonnage de l’instrument. Alignez l’échantillon sur le point coïncident du faisceau d’ions focalisé et du microscope électronique à balayage à une distance de travail de cinq millimètres. Prémil l’échantillon pour exposer un volume de 15 par 20 par 20 micromètres cubes.

Continuez ensuite à utiliser le faisceau d’ions pour broyer des couches de 25 nanomètres de profondeur. Une fois chaque couche retirée, prenez une image au microscope électronique à balayage de la surface exposée Une fois le fraisage terminé, entrez les fichiers de données d’image dans le logiciel de visualisation et créez des images 3D pour la visualisation. Cette reconstruction 3D concerne un échantillon de trempe qui a été chauffé à 1 800 degrés Celsius à six giga pascals.

Le volume mis en évidence représente le fer et le sulfure de fer fondu. Le reste du volume est occupé par ine. Le volume est d’environ cinq par six sur sept micromètres cubes.

L’image montre que les poches de fusion métallique ont été piégées aux coins des grains de silicate en raison des grands angles déliques mesurés à plus de 100 degrés, comme on le voit ici. Cette nouvelle technique d’imagerie fournit un outil puissant pour déterminer avec précision l’angle réel de dédal. En surveillant le changement de distribution de la masse fondue sur l’angle critique, il peut être utilisé pour déterminer la transition des réseaux non connectés aux réseaux connectés dans une composition et un intervalle de pression réduits.

La méthode fournit également une mesure quantitative de la fraction volumique et de la connectivité. Ces images 3D sont de l’échantillon trempé avec différents rapports de silicate métallique inférieurs à une fraction volumique de 5 %Le métal liquide forme des poches isolées à un volume plus élevé. Des fractions et un réseau interconnecté se forme après son développement.

Cette technique ouvre la voie à la recherche dans le domaine de l’expérimentation, de la pétrologie et des sciences planétaires pour explorer le processus de formation des noyaux planétaires par le biais de simulations expérimentales combinées aux visualisations.