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Redox and Partitioning in Magma Oceans: From Melt Properties to Cooling Histories

Projektbeschreibung

Wie die Magmaozeane entstanden

Die Frühgeschichte der Gesteinsplaneten war von Magmaozeanen geprägt – riesigen Ozeanen aus geschmolzenem Gestein. Diese glühenden Meere bestimmten die Verteilung lebenswichtiger Elemente, darunter Eisen, Wasserstoff und Kohlenstoff, und beeinflussten so die Abkühlung und die langfristige Evolution der Planeten. Die Einzelheiten dessen, was tief im Inneren der geschmolzenen Schichten geschah, bleiben jedoch rätselhaft. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird im Rahmen des Projekts REPAMO untersucht, wie sich Redoxzustände und Elementverteilung in Magmaozeanen mit zunehmender Tiefe verändern. Mithilfe von Molekulardynamiksimulationen und mit maschinellem Lernen agierenden Verfahren kann die Forschungsgruppe modellieren, wie sich diese Elemente während der Kristallisation verhalten und wie sich die Magmaeigenschaften entwickeln. Die Projektergebnisse werden dazu beitragen, vorherzusagen, wie sich Planeten im Lauf der Zeit abkühlen und entwickeln, und liefern wertvolle Erkenntnisse in Hinsicht auf das Verständnis der Erde, anderer Planeten und sogar von Exoplaneten.

Ziel

Planetary magma oceans represent a defining stage of rocky planet evolution, where redox processes and element partitioning set the trajectory for mantle composition, cooling, and volatile distribution. Yet the extent of FeO disproportionation, the resulting ferric iron ratio, and the partitioning of key elements (Fe, H, and C) during crystallization remain poorly constrained, particularly under lower-mantle conditions. This project, REPAMO, will establish a multi-scale computational framework to quantify depth-dependent redox states and their control on melt properties, melting relations, and element partitioning. Ab initio molecular dynamics (AIMD) combined with thermodynamic integration will quantify ferric iron ratios in the magma ocean from the disproportionation reaction and determine partition coefficients of Fe, H, and C during crystallization. These AIMD datasets will be used to train machine-learning interatomic potentials, which will extend accuracy to large-scale two-phase coexistence simulations. This will enable direct extraction of element distributions, melt properties, and liquidus relations during crystallization. Finally, these results will be integrated into models of magma ocean cooling to predict crystallization pathways and redox-dependent thermal histories of terrestrial planets. The project supports Horizon Europe's Strategic Plan (2025–2027) on planetary formation, volatile cycles, and habitability (Cluster 4, Destination 5), and will provide predictive datasets directly relevant to ESA missions such as EnVision and ARIEL, as well as exoplanetary modeling efforts.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
Netto-EU-Beitrag
€ 226 420,56
Adresse
RUE JUSSIEU 1
75238 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten