Projektbeschreibung
Die Zusammensetzung erdähnlicher Exoplaneten erforschen
Die jüngste Entdeckung von Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, ist ein bedeutender astronomischer Durchbruch. Die Zusammensetzung von Exoplaneten wird mittels Masse-Radius-Beziehungen und in Bezug auf Drücke im Terapascal-Bereich extrapolierte Zustandsgleichungen wissenschaftlich untersucht. Nach aktuellen Modellen bestehen erdähnliche Planeten aus einem metallischen Kern, der von einem Silikatmantel umgeben ist, mit möglicherweise flüchtigen Elementen auf der Oberfläche. Diese Modelle beruhen jedoch auf unsicheren Daten über Eisenlegierungen und Silikate und deren Schmelzeigenschaften bei Druck im Terapascal-Bereich. Im Zuge des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts PLANETDIVE werden mittels fortgeschrittener Experimente genauere Richtwerte für diese Gleichungen und Eigenschaften ermittelt, wobei der Fokus auf verschiedenen Materialien liegt. Durch die Arbeit sollen Fragen im Zusammenhang mit kleineren erdähnlichen Planeten und dem Vorhandensein schwerer Gesteinskerne in Riesenplaneten beantwortet werden.
Ziel
The discovery of extra-solar planets orbiting other stars has been one of the major breakthroughs in astronomy of the past decades. Exoplanets are common objects in the universe and planetary systems seem to be more diverse than originally predicted. The use of radius-mass relationships has been generalized as a means for understanding exoplanets compositions, in combination with equations of state of main planetary components extrapolated to TeraPascal (TPa) pressures.
In the most current description, Earth-like planets are assumed to be fully differentiated and made of a metallic core surrounded by a silicate mantle, and possibly volatile elements at their surfaces in supercritical, liquid or gaseous states. This model is currently used to infer mass-radius relationship for planets up to 100 Earth masses but rests on poorly known equations of states for iron alloys and silicates, as well as even less known melting properties at TPa pressures.
This proposal thus aims at providing experimental references for equations of state and melting properties up to TPa pressure range, with the combined use of well-calibrated static experiments (laser-heated diamond-anvil cells) and laser-compression experiments capable of developing several Mbar pressures at high temperature, coupled with synchrotron or XFEL X-ray sources. I propose to establish benchmarking values for the equations of states, phase diagrams and melting curves relations at unprecedented P-T conditions. The proposed experiments will be focused on simple silicates, oxides and carbides (SiO2, MgSiO3, MgO, SiC), iron alloys (Fe-S, Fe-Si, Fe-O, Fe-C) and more complex metals (Fe,Si,O,S) and silicates (Mg,Fe)SiO3. In this proposal, I will address key questions concerning planets with 1-5 Earth masses as well as fundamental questions about the existence of heavy rocky cores in giant planets.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich