Description du projet
Étudier la composition des exoplanètes semblables à la Terre
La récente découverte d’exoplanètes, des planètes situées en dehors de notre système solaire, constitue une avancée astronomique de taille. Pour déterminer la composition des exoplanètes, les scientifiques utilisent des relations rayon-masse et des équations d’état extrapolées à des pressions térapascales (TPa). Les modèles actuels suggèrent que les planètes semblables à la Terre sont composées d’un noyau métallique entouré d’un manteau silicaté, avec éventuellement des éléments volatils à leur surface. Ces modèles sont toutefois basés sur des données incertaines concernant les alliages de fer et les silicates et leurs propriétés de fusion à des pressions de l’ordre du TPa. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet PLANETDIVE apportera des références plus précises pour ces équations et propriétés en s’appuyant des expériences avancées. PLANETDIVE se concentrera sur divers éléments, abordant des aspects concernant les petites planètes semblables à la Terre et l’existence de noyaux rocheux lourds dans les planètes géantes.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
75794 Paris
France