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El interior de Neptuno, Urano e incluso de la Tierra puede contener hielo sólido
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El profundo interior de Neptuno, Urano y la Tierra podría contener algo de hielo sólido
A través de simulaciones de la dinámica del primer principio molecular, los científicos del Laboratorio Nacional
Lawrence Livermore, con colaboradores de la Universidad de California en Davis, usaron un enfoque de dos fases para
determinar la temperatura de derretimiento de hielo VII (una fase de hielo de alta presión) a presiones que iban desde
100.000 a 500.000 atmósferas.
Para presiones entre 100.000 y 400.000 atmósferas, el equipo, liderado por Eric Schwegler, descubrió que el hielo se
derrite como un sólido molecular (similar a cómo se derrite en una bebida helada). Pero a presiones por encima de
450.000 atmósferas, hay un brusco aumento en la pendiente de la curva de fundición que se atribuye a la disociación
molecular y a la difusión de protones en el sólido, antes de derretirse, que se refiere típicamente a una fase sólida
súper-iónica.
Una toma desde una simulación de la dinámica del primer principio molecular de
hielo-VII (a la derecha) en contacto con agua líquida (a la izquierda). A medida que la simulación avanza, la posición de
la interfaz sólido-líquido puede ser monitoreada y usada para determinar con precisión la ubicación de la temperatura de
derretimiento del agua bajo condiciones de alta presión.
"El brusco aumento en la curva del derretimiento abre la posibilidad de que el agua exista como un sólido en el profundo
interior de planetas como Neptuno, Urano y Tierra", dijo Schwegler.
Determinar la curva de fundición del agua es importante para muchos campos de la ciencia, incluyendo la física, la
química y la ciencia planetaria.
Se ha propuesto que es posible que las zonas de subducción frías en la Tierra intercepten la curva de fundición del agua
e alta presión, que tendría profundas implicancias en la composición y el transporte de materiales en el interior, así como
la evolución del planeta a largo plazo mientras se enfría.
La nueva investigación determina con precisión la curva de fundición bajo presiones muy altas (de 350.000 a 450.000
atmósferas), similares a las encontradas en los interiores de Neptuno, Urano y la Tierra.
Tomas representativas de las simulaciones de dos fases de agua a una presión de 50 GPa
(500.000 atmósferas). Las coordenadas corresponden a: a) configuración inicial a 2.000 K, b) configuración final a
2.000 K, y c) configuración final a 2.250 K.
A presiones más altas, el equipo encontró que el inicio de la disociación molecular y la difusión de protones bajo presión
ocurría gradualmente y tiene varias semejanzas con un cuerpo sólido súper-iónico del tipo-II, como el fluoruro de
plomo.
"Para determinar con precisión la temperatura de derretimiento del agua, usamos un método de simulación de dos fases
que está diseñado para evitar los grandes efectos de súper-calentamiento y de enfriamiento que a menudo están
presentes en métodos de fundición en única fase donde se calienta hasta fundir, o se enfría hasta congelar", dijo
Schwegler.
Fuente: Scientific Blogging. Aportado por
Graciela Lorenzo Tillard
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Artículo original (inglés)
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