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

Descrizione del progetto

Approfondire l’evoluzione degli oceani di magma

La storia primordiale dei pianeti rocciosi è stata caratterizzata da oceani di magma, ovvero vasti mari di roccia fusa incandescenti che hanno determinato la distribuzione di elementi fondamentali (ferro, idrogeno e carbonio), influenzando il raffreddamento dei pianeti e la loro evoluzione a lungo termine. Ciononostante, i dettagli di ciò che è accaduto nelle profondità degli strati di magma sono tuttora un mistero. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto REPAMO analizzerà il modo in cui gli stati redox e la ripartizione degli elementi variano in funzione della profondità negli oceani di magma. Simulazioni di dinamica molecolare e tecniche di apprendimento automatico consentiranno ai ricercatori di effettuare la modellizzazione del comportamento di questi elementi durante la cristallizzazione e dell’evoluzione delle proprietà del magma, fornendo risultati che contribuiranno a prevedere le modalità attraverso cui i pianeti si raffreddano e si evolvono nel corso tempo e offriranno di conseguenza preziose informazioni per comprendere la Terra, gli altri pianeti e persino gli esopianeti.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
Contributo netto dell'UE
€ 226 420,56
Indirizzo
RUE JUSSIEU 1
75238 Paris
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato