Planety zwane superziemiami to obiekty skaliste, mieszczące się w przedziale mas większych niż Ziemia, aż do 10 mas naszej planety. Ciśnienie pod powierzchnią, w płaszczu takiej planety, osiąga ekstremalne wartości, co powoduje, że minerały mogą występować w formach rzadko spotykanych na Ziemi.

W szczególności krzemian magnezu (w wersji ortokrzemianu magnezu Mg2SiO4, występującego jako minerał forsteryt) może przejść do tzw. fazy post-post-spinelowej, czyli niezwykle wysokociśnieniowej. Uważa się, że jest ona dominująca głęboko w płaszczach superziem.

Naukowcy z Princeton University w Stanach Zjednoczonych zastosowali techniki obliczeniowe oparte na mechanice kwantowej, aby ustalić krzywą topnienia dla tego stanu minerału dla ciśnień do 1300 gigapaskali. Okazało się, że badany minerał może wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury przed stopieniem. Jest najbardziej odporny spośród odmian krzemianu magnezu znanych z wnętrz planet skalistych. W zależności od ciśnienia, topi się w temperaturach pomiędzy 9780, a 14897 kelwinów.

Nawet gdy do obliczeń dodano domieszki żelaza, co jest prawdopodobnym scenariuszem w przypadku planet skalistych, punkt topnienia pozostał powyżej temperatur szacowanych dla głębokiego płaszcza większości takich planet.

Oznacza to, że prawdopodobnie wiele superziem ma płaszcz stały, a nie ciekły głęboko pod powierzchnią. Ma to znaczenie dla konwekcji wewnątrz takich skalistych egzoplanet, a także dla wytwarzanych przez nie pól magnetycznych (gdy ciekły metal krąży w ich wnętrzach).

Autorami publikacji, która ukazała się w „AGU Advances” są Donghao Zheng, Yihang Peng, Jie Deng z Princeton University. (PAP)

cza/ agt/