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

Descripción del proyecto

Estudio de la evolución de los océanos de magma

La historia temprana de los planetas rocosos estuvo marcada por océanos de magma: vastos mares de roca fundida. Estos mares ardientes determinaron la distribución de elementos básicos, como el hierro, el hidrógeno y el carbono, e influyeron en el enfriamiento y la evolución de los planetas rocosos. Sin embargo, aún no se sabe a ciencia cierta qué aconteció en las profundidades del magma. En el proyecto REPAMO, financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, se investigará la variación de los estados redox y la distribución de elementos básicos en función de la profundidad en los océanos de magma. Los investigadores llevarán a cabo simulaciones de dinámica molecular y emplearán técnicas de aprendizaje automático para modelizar el comportamiento de elementos básicos durante la cristalización, así como para estudiar la evolución de las propiedades del magma. Los resultados del proyecto ayudarán a predecir el enfriamiento y evolución de los planetas con el tiempo. Esta información será de gran valor para entender mejor la Tierra, otros planetas rocosos y los exoplanetas.

Objetivo

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.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
Aportación neta de la UEn
€ 226 420,56
Dirección
RUE JUSSIEU 1
75238 Paris
Francia
Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos