محاكاة خلطات الصخور والجليد في غلاف الكواكب الغنية بالمياه

تحديد الطور المستقر لخليط الصخور والجليد الثنائي تحت ظروف قصوى أمر بالغ الأهمية لنماذج الهيكل والتطور. ومع ذلك، يظل البحث في تفاعلات الصخور والجليد تحت ضغط ودرجة حرارة تفوق تلك الموجودة على الأرض محدوداً. تشير اكتشافات الكواكب الخارجية الجديدة إلى أن بعضها يحتوي على وفرة كبيرة من المياه، مما يعني أن التفاعل بين طبقة الجليد العلوية والصخور السفلية سيحدث تحت ضغط عدة ميجابار. نحن نحدد درجات حرارة الحلول لمعادن السيليكات المغنيسيوم والماء عبر ضغوط ذات صلة بالداخل العميق للأجسام بحجم سوبر-أرض إلى تحت-نبتون من خلال محاكاة ذرية. باستخدام محاكاة الديناميكا الجزيئية لنظرية الكثافة الوظيفية، نستكشف تداخل معادن السيليكات المغنيسيوم (MgSiO3 و MgO) والجليد المائي (H2O) حتى 8000 كلفن ومن 0.3-2 ميجابار، باستخدام نهج التسخين حتى الاختلاط لتحديد ظروف السائل. تكشف نتائجنا أن MgSiO3 يصبح قابلًا للاختلاط في H2O عند الذوبان في نطاق الضغط الكامل الذي استكشفناه. من المدهش، أن نلاحظ انخفاضًا كبيرًا في نقطة انصهار MgO بأكثر من 2000 كلفن في وجود H2O، مما يبرز التفاعلات المعقدة بين الصخور والماء تحت ظروف قصوى. لهذه النتائج آثار على نماذج الهيكل والتطور، بما في ذلك تلك المتعلقة بالداخل العميق لعمالقة الجليد، بالإضافة إلى اعتبارات قابلية الحياة على الكواكب.