來源：科技日報  作者：常麗君

　　科技日報訊 美國和德國科學(xué)家最近合作進(jìn)行了新的激光驅(qū)動沖擊壓力實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)太陽系外超級地球和巨行星深內(nèi)部的極端環(huán)境，以及類地行星誕生時的混亂環(huán)境，利用超快光學(xué)測量技術(shù)揭示了構(gòu)成行星的重要物質(zhì)性質(zhì)，這些物質(zhì)決定了行星的形成和演化過程。相關(guān)論文發(fā)表在1月23日的《科學(xué)》雜志上。

　　石英(SiO2)是組成巖石的重要成分，在極端壓力和溫度條件下，石英不尋常的性質(zhì)關(guān)系到行星的形成和內(nèi)部演化。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月22日報道，德國拜羅伊特大學(xué)研究人員通過高壓晶體生長技術(shù)合成了一些毫米大小的、透明的超石英多晶體和單晶體。超石英是一種高密度石英，通常只在隕石坑附近才有少量。

　　利用這些晶體，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)物理學(xué)家馬里厄斯·米洛特和加州大學(xué)伯克利分校科學(xué)家首次進(jìn)行了激光驅(qū)動沖擊壓力實(shí)驗(yàn)，檢測了500Gpa(500萬大氣壓)壓力下石英的融化溫度。對超級地球行星(5倍地球質(zhì)量)、天王星和海王星而言，這相當(dāng)于地核—地幔邊界的壓力。

　　“在行星深內(nèi)部，極端的密度、壓力和溫度強(qiáng)烈改變了構(gòu)成成分的性質(zhì)。”米洛特說，“固體在融化前能承受多高的溫度，壓力是關(guān)鍵，決定了一顆行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化，現(xiàn)在我們能在實(shí)驗(yàn)室里直接檢測這些。”

　　結(jié)合以前對其他氧化物和鐵的融化檢測，新數(shù)據(jù)顯示在300GPa到500GPa壓力下，地幔硅酸鹽和地核金屬的熔化溫度差不多，這表明大型巖石天體深處，可能普遍存在長期活動的巖漿海洋，而這種液態(tài)巖漿層會形成行星磁場。“此外，我們的研究表明在海王星、天王星、土星和木星的核心，石英可能是固態(tài)的。這為將來改良這些行星的結(jié)構(gòu)與演化模型設(shè)置了新的限制條件。”米洛特說。

　　最近，銀河系中已發(fā)現(xiàn)超過1000個繞其他恒星公轉(zhuǎn)的系外行星，這表明行星系統(tǒng)、行星大小及其性質(zhì)有著廣泛的多樣性。太陽系外是否還有適合地外生命生存的其他世界？這一實(shí)驗(yàn)為人們研究太陽系提供了更深視野。

　　研究人員還打算研究構(gòu)成行星的主要成分的奇異性質(zhì)，利用動力壓力實(shí)驗(yàn)更好地理解地球的形成和生命的起源。米洛特說：“目前對行星物質(zhì)的動力壓力研究是一個非常令人興奮的領(lǐng)域。在行星深處，氫是一種金屬性的液體，氦像雨一樣，液態(tài)石英是一種金屬，而水可能是超離子。”