作者:卡琳·瓦伦丁，亚利桑那州立大学 为了在高压和高温下测量原子尺度的晶体结构，将带有样品的金刚石砧座与x光光束(蓝线)和激光束(橙色区域)对准
激光束将样品加热到几千摄氏度的温度
夹在金刚石砧座之间的红色/灰色小矩形就是样品
学分:丹心/亚利桑那州立大学 天体物理观测表明，类似海王星的富含水的系外行星在我们的星系中很常见
这些“水世界”据信被覆盖在岩石地幔之上数百至数千英里深的厚厚的水层中
虽然富含水分的系外行星很常见，但它们的组成与地球非常不同，因此在这些行星的结构、组成和地球化学循环方面还有许多未知因素
为了寻求对这些行星的更多了解，由亚利桑那州立大学领导的一个国际研究小组为富含水的系外行星提供了首批矿物学实验室研究
他们的研究结果最近发表在《国家科学院院刊》上
“研究化学反应和过程是理解这些常见行星类型的重要一步，”该论文的合著者、亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的丹·希姆说
一般的科学推测是水和岩石在水世界的内部形成独立的层
因为水更轻，在富含水的行星的水层下面，应该有一层岩石
然而，水和岩石层交界处的极端压力和温度可能会从根本上改变这些材料的行为
为了在实验室模拟这种高压和高温，主要作者和研究科学家卡罗尔·尼斯在位于亚利桑那州立大学的垫片地球和行星材料实验室用高压金刚石砧座进行了实验
在钻石砧座室中，两颗宝石品质的单晶钻石被成形为砧座(照片中的平顶)，然后彼此面对
样品被装载在尖轨(平面)之间，然后样品在砧座之间被压缩
学分:丹心/亚利桑那州立大学 在他们的实验中，研究小组将二氧化硅浸入水中，将钻石之间的样品压缩到非常高的压力，然后用激光束将样品加热到几千华氏度
该小组还在伊利诺伊州的阿尔贡国家实验室进行了激光加热
为了监测二氧化硅和水之间的反应，当激光在高压下加热样品时进行x光测量
他们发现了一种意想不到的新固相，硅、氢和氧都在一起
“最初，人们认为在富含水的行星上，水和岩层是分开的，”尼斯说
“但我们通过实验发现了水和二氧化硅之间的一种以前未知的反应，以及大致处于中间成分的固相的稳定性
在高压和高温下，水和岩石之间的区别似乎出奇地“模糊”
" 研究人员希望这些发现将增进我们对富水行星的结构和组成以及它们的地球化学循环的了解
“我们的研究具有重要的意义，并对富含水的系外行星内部的化学成分和结构提出了新的问题，”尼斯说
“富水行星的地球化学循环可能与岩石行星(如地球)的地球化学循环非常不同
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