Planetary İçişleri Farklılaşma Simülasyon Laboratuvarı Süreçleri

Summary

Burada anlatılan, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık deneyleri gezegen iç farklılaşma süreçleri taklit. Süreçleri yüksek çözünürlüklü 3D görüntüleme ve kantitatif kimyasal analizi ile görüntülendi ve daha iyi anlaşılmaktadır.

Abstract

Bir planeter iç yüksek basınç ve yüksek sıcaklık koşulları altında ve katmanlı bir yapıya sahiptir. Bu tabakalı yapıya yol açan iki önemli süreçler, planet farklılaşma bir katı silikat matris içinde sıvı metalin (1) sızma ve daha sonraki soğutma planet tarafından (2) iç kısım kristalleştirme vardır. Biz laboratuvarda hem de süreçleri simüle, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık deneyleri yaparlar. Percolative gezegen çekirdeğinin oluşumu dihedral (ıslatma) açısı ile kontrol edilir eriyik sızma, verimliliğine bağlıdır. Silikat sabit kalır, ve daha sonra 3 boyutlu görüntüleme ile bir kristal matris sıvı göç tarzı değerlendirmek için gerçek dihedral açısının belirlenmesi ise sızma simülasyon demir-sülfür erimiş alaşım olduğu bir hedef sıcaklığa yüksek basınçta ısıtılması örnek içerir. 3D hacim oluşturma odaklanmış iyon demeti (FİB) ve bunların TA ile kurtarılan örnek dilimleme ile elde edilmektedirbir yalan / SEM crossbeam alet ile her dilim kralı SEM görüntüsü. Deneylerin ikinci seti, sıvı, dış kısım ve yüksek basınç altında bir erime sıcaklığına ve element bölümleme belirleyerek katı bir iç kısım arasındaki iç çekirdek kristalleştirme ve element dağılımını anlamak için tasarlanmıştır. Erime deneyler kadar 27 GPa için çoklu örs cihazında gerçekleştirilmiştir ve lazer ısıtma ile elmas örs hücresinde daha yüksek bir basınca genişletilir. Biz hassas FIB öğütülmesi ile küçük ısıtmalı örnekleri kurtarmak ve yüksek basınçta erime doku göstermektedir lazer ısıtılmış nokta yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde etmek için teknikler geliştirdik. Birlikte bulunan sıvı ve katı fazların kimyasal bileşimleri analiz ederek, tam olarak iç çekirdek kristalleşme süreci anlamak için gerekli veri sağlayan, sıvılaşma eğrisi belirlemek.

Introduction

Böyle Dünya, Venüs, Mars, Merkür gibi karasal gezegenleri bir silikat manto ve metalik bir çekirdekten oluşan farklılaşmış gezegen organları vardır. Modern gezegen oluşum modeli karasal gezegenler yerçekimsel etkileşimlerin ^1-2 aracılığıyla km ölçekli veya daha büyük gezegenlerin büyüdü Ay-to-Mars büyüklüğünde gezegen embriyoların çarpışmalar meydana geldiğini göstermektedir. Gezegenciklere muhtemel metalik demir alaşımları örneğin ²⁶ Al ve ⁶⁰ Fe, etkisi gibi kısa ömürlü izotopların radyoaktif çürüme gibi kaynaklardan nedeniyle ısıtma erime sıcaklığı ulaştı kez zaten farklılaşmış edildi ve potansiyel enerji ³ sürümü. Bu, sı....

Protocol

1.. Başlangıç ​​materyalleri, Örnek Chambers ve hazırlanması

1. Başlangıç ​​maddeleri, iki tür, doğal silikat olivin ve bir katı silikat matris içinde sıvı demir alaşımlı sızma taklit edilmesi için ağırlıkça% 10 sülfür (4 ila 30 wt% arasında değişen metal / silikat oranlar) ile metalik demir tozu (1) bir karışım hazırlayın Küçük bir gezegen beden ve planet iç çekirdek kristalizasyonu belirlemek için ince topraklı saf demir ve demir sülfit (2) homojen bir karışımın ilk çekirdek oluşumu esnasında.
2. Bir saat boyunca, bir akik havanda, etanol altında ince bir toz halinde karışık başlangıç ​​maddeleri öğütün ve 100 ° C'de kurutulur
3. Sinterlen....

Results

Biz, başlangıç ​​maddeleri olarak, San Carlos olivin ve farklı metal silikat oranlarına sahip Fe-FeS metal alaşımından karışımları kullanılarak bir dizi deney yaptık. Metal S içeriği ağırlıkça% 10 S. Burada iyi kalibre multi-örs meclisleri ¹⁵ kullanılarak, 6 GPa ve 1800 ° C'de gerçekleştirilen yüksek basınç deneylerinden bazı temsilcisi sonuçları göstermek olduğunu. Deneysel koşullar altında, Fe-FeS metal alaşım tamamen erimiş olduğu ve silikat (San Carlos, olivin) kristal kalır. Deneyin amacı, sıvı metal kri.......

Discussion

Çoklu örs deneyler için teknikler iyi dengeli basıncı ve çalışma süresi uzun bir süre için sıcaklık üreten ve nispeten büyük bir örnek hacmi üreten kurulmuştur. Özellikle bazı örnek hacmi gerektiren bu tür eriyik sızma gibi deneyler, için, gezegenlerin iç süreçleri simüle güçlü bir araçtır. Sınırlama 27 tungsten karbür (WC) örslerdir ile GPa, Mars ve Merkür'ün çekirdek baskıları ulaşan, ancak Dünya ve Venüs'ün çekirdekleri ulaşmak için çok düşük basınç kadar, maksimum elde basınçtır. Elde edilebilecek maksimum b.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Çoklu örs aparatı	Jeofizik Laboratuvarı	Ev Üreticisi
Elmas-örs hücresi	Jeofizik Laboratuvarı	Ev Üreticisi
Lazer ısıtma sistemi	APS GSECARS	Işın hattı personeli tarafından tasarlanmıştır	Genel ışın hattı
FIB / SEM Kiriş	Carl Zeiss Ltd.	Malzeme
Avizo 3D yazılımı	VSG	Fire