研究室での惑星インテリア分化過程のシミュレーション

この手順の全体的な目標は、惑星の内部分化プロセスをシミュレートすることです。これは、最初にオリーブケイ酸塩鉄粉と硫化鉄を均一に混合することによって達成されます。2番目のステップは、混合物を高圧セルアセンブリにロードすることです。

次に、アセンブリを6ギガパスカルに加圧し、マルチアンビル装置で摂氏1,800度に加熱します。最後のステップは、サンプルを回収し、3Dイメージング用に準備することです。最終的に、3D画像は、シリコーンと溶融金属の分布を視覚化し、液体金属が結晶性シリコーンを透過してコアを形成できるかどうかを判断するために使用されます。

この方法は、パーコレーションによる惑星コア形成など、惑星科学における重要な質問に答えるのに役立ちます。まず、パーコレーションプロセスのシミュレーション用の材料を準備します。コア形成では、瑪瑙乳鉢で天然ケイ酸塩、オリーブ、金属鉄粉末と10重量パーセントの硫黄の混合物を約1グラム作ります。

エタノール挽く下で、出発材料は1時間混合粉末を見つけるためのものです。これが終わったら、材料を摂氏100度で1時間乾燥させ、乾燥した材料を取り出し、冷めたら準備を開始します マルチアンビル実験のための。出発物質を、直径約1.5mm、長さ約1.5mmのCI酸化アルミニウムカプセルに装填します。

次に、電気抵抗サンプルヒーターを備えた高圧セルアセンブリにカプセルを置きます。これで、セルはマルチアンビル高圧装置の準備が整いました。セルアセンブリを装置に取り付け、ここでサンプルを目標圧力まで加圧し、固定小数点圧力検量線に基づいて6ギガパスカルにします。

また、電気抵抗ヒーターを使用して、サンプルを摂氏1, 800度にします。目標温度。この実験では、圧力と温度を12時間維持します。

実験が完了したら、ヒーターの電源を切ってサンプルを室温まで急冷し、作動油バルブを開いて6時間かけてゆっくりと圧力を解放します。最後に、高圧アセンブリを回収し、集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を使用してサンプルのサンプル分析を行います。サンプルを装置で使用するための試料を埋込み・研磨し、その表面をカーボンコーティングして調製します。

次に、それを装置のサンプルチャンバーにロードします。集束イオンビームと走査型電子顕微鏡の一致点にサンプルを5mmの作動距離で位置合わせします。サンプルを15 x 20 x 20立方マイクロメートルの体積にさらすように予め準備します。

次に、イオンビームを使用して、深さ25ナノメートルの層を粉砕します。各層を取り除いた後、露出面の走査型電子顕微鏡画像を撮影します フライス加工が完了したら、画像データファイルを視覚化ソフトウェアに入力し、視覚化用の3D画像を作成します。この3D再構成は、6ギガパスカルで摂氏1,800度に加熱されたクエンチサンプル用です。

強調表示されたボリュームは、鉄と硫化鉄の溶融物を表しています。ボリュームの残りの部分は ine によって占められています。体積は約5 x 6 x 7立方マイクロメートルです。

この画像は、ここで見られるように100度を超えると測定された大きなデダル角度のために、金属メルトポケットがケイ酸塩粒子の角に閉じ込められたことを示しています。この新しいイメージング技術は、真のデダル角度を正確に決定するための強力なツールを提供します。臨界角全体での溶融分布の変化を監視することにより、小さな組成と圧力間隔で非接続ネットワークから接続されたネットワークへの遷移を特定するために使用できます。

この方法は、体積分率と接続性の定量的測定も提供します。これらの3D画像は、5%の体積分率未満の異なる金属ケイ酸塩比で焼入れされたサンプルのものです液体金属は、大容量で孤立したポケットを形成します。分数と相互接続されたネットワークが形成されます その開発後。

この手法は、実験、PETRおよび惑星科学の分野での研究への道を開き、実験シミュレーションと視覚化の組み合わせを通じて惑星コア形成プロセスを探求します。