दूर की दुनिया की गहराई में क्या होता है?

हमारे ग्रह में गहराई से होने वाली भौतिकी और रसायन शास्त्र जीवन के अस्तित्व के लिए मौलिक हैं जैसा कि हम जानते हैं। लेकिन दूर की दुनिया के अंदरूनी हिस्सों में कौन सी ताकतें काम करती हैं, और ये स्थितियाँ उनके रहने की क्षमता को कैसे प्रभावित करती हैं?

कार्नेगी अर्थ एंड प्लैनेटरी लेबोरेटरी के नेतृत्व में नया काम एक नई क्रिस्टल संरचना को प्रकट करने के लिए प्रयोगशाला सिमुलेशन विधियों का उपयोग करता है जिसका बड़े, चट्टानी एक्सोप्लैनेट के अंदरूनी हिस्सों की हमारी समझ के लिए प्रमुख प्रभाव पड़ता है। उनके निष्कर्ष पहले प्रकाशित हो चुके हैं राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही.

कार्नेगी विश्वविद्यालय के प्रमुख लेखक राजकृष्ण दत्ता ने समझाया, “हमारे ग्रह की आंतरिक गतिशीलता सतह के वातावरण को बनाए रखने के लिए आवश्यक है जिसमें जीवन पनप सकता है – जियोडायनेमो को चलाना जो हमारे चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है और हमारे वातावरण की संरचना को आकार देता है।” “सुपर-टेरेस्ट्रियल ग्रहों जैसे बड़े, चट्टानी एक्सोप्लैनेट की गहराई में पाए जाने वाले हालात और भी चरम होंगे।”

सिलिकेट खनिज पृथ्वी की अधिकांश परतों का निर्माण करते हैं और उनके घनत्व की गणना के आधार पर अन्य चट्टानी ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों का भी एक प्रमुख घटक माना जाता है। पृथ्वी पर नीचे के सिलिकेटों में संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं अधिक दबाव तापमान की स्थिति पृथ्वी के आंतरिक भाग में प्रमुख सीमाओं को परिभाषित करती है, जैसे कि ऊपरी और निचले मेंटल के बीच।

शोध दल – जिसमें कार्नेगी के सैली जॉन ट्रेसी, रॉन कोहेन, फ्रांसेस्का मुसी, काई लू और जिंग यांग, साथ ही नेवादा लास वेगास विश्वविद्यालय के पामेला बर्नले, आर्गन नेशनल लेबोरेटरी के डीन स्मिथ और यू मिंग और स्टेला चैरिटोन शामिल थे। और शिकागो विश्वविद्यालय के कैन विटाली ब्रैकाबेन्का प्रिंसटन विश्वविद्यालय के थॉमस डफी उन परिस्थितियों में सिलिकेट के नए रूपों के उद्भव और व्यवहार की जांच करने में रुचि रखते हैं जो दूर की दुनिया की नकल करते हैं।

डफी ने कहा, “दशकों से, कार्नेगी शोधकर्ताओं ने भारी दबाव और उच्च तापमान के तहत सामग्री के छोटे नमूने रखकर ग्रहों की आंतरिक स्थितियों को फिर से बनाने का बीड़ा उठाया है।”

लेकिन प्रयोगशाला में एक्सोप्लैनेट की आंतरिक स्थितियों को फिर से बनाने की वैज्ञानिकों की क्षमता की सीमाएं हैं। सैद्धांतिक मॉडलिंग ने चट्टानी एक्सोप्लैनेट के मेंटल में मौजूद दबाव के तहत सिलिकेट के नए चरणों के उद्भव का संकेत दिया, जो पृथ्वी के द्रव्यमान का कम से कम चार गुना है। लेकिन यह बदलाव अभी तक नोटिस नहीं किया गया है।

हालांकि, जर्मेनियम सिलिकॉन का एक अच्छा विकल्प है। दो तत्व समान क्रिस्टल संरचनाएं बनाते हैं, लेकिन जर्मेनियम कम तापमान और दबाव पर रासायनिक चरणों के बीच एक संक्रमण को प्रेरित करता है, जिसे प्रयोगशाला प्रयोगों में अधिक नियंत्रित किया जा सकता है।

मैग्नीशियम ग्रेनाइट, Mg . के साथ कार्य करना₂भू₄सबसे प्रचुर मेंटल में से एक के समान सिलिकेट खनिजइस लेख में, टीम सुपर-अर्थ के संभावित खनिजों और बड़े चट्टानी एक्सोप्लैनेट के बारे में जानकारी एकत्र करने में सक्षम थी।

लगभग दो मिलियन गुना सामान्य वायुमंडलीय दबाव के तहत, आठ ऑक्सीजन से बंधे जर्मेनियम युक्त एक अलग क्रिस्टल संरचना वाला एक नया चरण दिखाई दिया।

“मेरे लिए सबसे दिलचस्प बात यह है कि मैग्नीशियम और जर्मेनियम, जो दो बहुत अलग तत्व हैं, संरचना में एक दूसरे को प्रतिस्थापित करते हैं,” कोहेन ने कहा।

परिवेश की परिस्थितियों में, अधिकांश सिलिकेट और जर्मेनियम को टेट्राहेड्रल संरचना कहा जाता है, एक केंद्रीय सिलिकॉन या जर्मेनियम चार अन्य परमाणुओं से बंधा होता है। हालांकि, विषम परिस्थितियों में, यह बदल सकता है।

ट्रेसी ने समझाया कि “यह खोज कि अत्यधिक दबाव में, सिलिकेट चार के बजाय छह बांडों की ओर एक संरचना ले सकते हैं, पृथ्वी की गहरी गतिशीलता के बारे में वैज्ञानिकों की समझ के संदर्भ में कुल गेम-चेंजर थी।” “आठ गुना प्रवृत्ति की खोज के समान क्रांतिकारी प्रभाव हो सकते हैं कि हम आंतरिक एक्सोप्लैनेट की गतिशीलता के बारे में कैसे सोचते हैं।”