Simulação do Planetary Interior Diferenciação processos laboratoriais

O objetivo geral deste procedimento é simular o processo de diferenciação do interior planetário. Isso é feito misturando primeiro o pó de ferro de silicato de azeitona e o sulfeto de ferro de forma homogênea. O segundo passo é carregar a mistura em um conjunto de célula de alta pressão.

Em seguida, o conjunto é pressurizado a seis giga pascal e aquecido a 1.800 graus Celsius em um dispositivo de bigorna múltipla. A etapa final é recuperar a amostra e prepará-la para imagens 3D. Em última análise, a imagem 3D usada para visualizar a distribuição de silicone e metal fundido e determinar se o metal líquido pode se infiltrar através do silicone cristalino para formar um núcleo.

Este método pode ajudar a responder a questões-chave na ciência planetária, como formações de núcleos planetários por meio de percolações. Comece preparando materiais para a simulação do processo de percolação. Na formação do núcleo, faça cerca de um grama de uma mistura de silicato natural, azeitona e pó de ferro metálico com 10% em peso de enxofre em uma argamassa de ágata.

Sob moagem de etanol, o material de partida para encontrar pó misturado por uma hora. Feito isso, seque os materiais a 100 graus Celsius por uma hora, recupere o material seco e, quando esfriarem, comece os preparativos para os experimentos com bigornas múltiplas. Carregue o material de partida em uma cápsula de óxido de alumínio CI, com aproximadamente 1,5 milímetros de diâmetro e 1,5 milímetros de comprimento.

Em seguida, coloque a cápsula em um conjunto de célula de alta pressão que tenha um aquecedor de amostra de resistência elétrica. A célula agora está pronta para o aparelho de alta pressão de bigorna múltipla. Monte o conjunto da célula no aparelho, pressurize a amostra até a pressão alvo aqui, seis giga pascals com base em uma curva de calibração de pressão de ponto fixo.

Além disso, use o aquecedor de resistência elétrica para levar a amostra a 1.800 graus Celsius. A temperatura alvo. Para este experimento, mantenha a pressão e a temperatura por 12 horas.

Quando o experimento estiver concluído, resfrie a amostra à temperatura ambiente desligando a energia do aquecedor e libere a pressão lentamente ao longo de seis horas abrindo a válvula de óleo hidráulico. Finalmente, recupere o conjunto de alta pressão e a análise da amostra da amostra faz uso de um microscópio eletrônico de varredura de feixe de íons focalizado. Prepare a amostra para uso no instrumento, montando-a e polindo-a e revestindo sua superfície com carbono.

Em seguida, carregue-o na câmara de amostra do instrumento. Alinhe a amostra ao ponto coincidente do feixe de íons focalizado e do microscópio eletrônico de varredura a uma distância de trabalho de cinco milímetros. Premil a amostra para expor um volume de 15 por 20 por 20 micrômetros cúbicos.

Em seguida, continue a usar o feixe de íons para fresar camadas de 25 nanômetros de profundidade. Depois que cada camada for removida, tire uma imagem de microscópio eletrônico de varredura da superfície exposta Após a conclusão da fresagem, insira os arquivos de dados da imagem no software de visualização e crie imagens 3D para visualização. Esta reconstrução 3D é para uma amostra de têmpera que foi aquecida a 1.800 graus Celsius a seis giga pascais.

O volume destacado representa o ferro fundido e o sulfeto de ferro. O restante do volume é ocupado por ine. O volume é de aproximadamente cinco por seis por sete micrômetros cúbicos.

A imagem mostra que os bolsões de fusão metálicos ficaram presos nos cantos dos grãos de silicato por causa dos grandes ângulos de dedal medidos acima de 100 graus, como visto aqui. Esta nova técnica de imagem fornece uma ferramenta poderosa para determinar com precisão o verdadeiro ângulo dedal. Ao monitorar a mudança na distribuição do fundido em todo o ângulo crítico, ele pode ser usado para identificar a transição de redes não conectadas para conectadas em uma pequena composição e intervalo de pressão.

O método também fornece uma medida quantitativa da fração de volume e conectividade. Essas imagens 3D são da amostra temperada com diferentes proporções de silicato metálico abaixo de uma fração de volume de 5% O metal líquido forma bolsas isoladas em maior volume. Frações e rede interconectada é formada Após o seu desenvolvimento.

Esta técnica abre caminho para pesquisas no campo de experimentos, petr e ciência planetária para explorar o processo de formação do núcleo planetário por meio de simulação experimental combinada com as visualizações.