Projektbeschreibung
Modellierungen und Simulationen könnten neue Erkenntnisse zum inneren Aufbau von Eisriesenplaneten liefern
Uranus und Neptun sind die beiden entferntesten bekannten großen Planeten in unserem Sonnensystem. Die steigende Zahl der entdeckten Exoplaneten mit ähnlichen Massen unterstreicht dabei die Notwendigkeit, die innere Struktur, die Magnetfelder und die thermische Entwicklung dieser Eiswelten besser zu verstehen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts xICE werden molekulardynamische Simulationen in verschiedenen Größenordnungen durchgeführt, um mehr Informationen über die thermischen Grenzschichten abzuleiten, aus denen Wärme aus dem tiefen Inneren in den Weltraum entweicht. Das Projekt wird zunächst mit der Erforschung der thermischen Schnittstellen zwischen dem inneren Mantel und dem Kern eines Eisplaneten auf atomarer Ebene beginnen. Die Ergebnisse werden wertvolle Informationen für zukünftige Erkundungsmissionen der ESA und NASA zum Uranus und Neptun liefern.
Ziel
The ice giant planets Uranus and Neptune are believed to play a crucial role in the formation process of our Solar System and are prototypical for hundreds of exoplanets, so-called mini-Neptunes, which are discovered at ever increasing speed thanks to planet-hunting missions like Kepler, TESS, and PLATO. Modeling the interior structure, magnetic dynamo, and thermal evolution of Uranus and Neptune has proven very challenging relying only on the Voyager 2 flyby data from the 1980s and ground-based observations. The key to improve these models is to investigate interfaces and thermal boundaries resulting from the properties of the material in their deep interiors. Hence, we perform molecular dynamics simulations on multiple scales to derive additional modeling constraints, which are experimentally challenging to obtain or even inaccessible.
We use accurate ab initio simulations to calculate a new equation of state to constrain the rock/ice ratio in planetary interior models. Subsequently, we fit potentials to the ab initio data to investigate up to 1 million atoms using classical molecular dynamics. For the first time, we are able to explore interfaces between the inner mantle and the core of an ice giant planet on a atomic level. The resulting thermal and transport properties will be used as essential inputs for novel interior structure and magnetic dynamo models for ice giant planets; particularly those in our Solar System. The project results will enhance the fellow's career prospects, make a significant contribution to the science excellence in Europe, and especially strengthen the science case for future Uranus and Neptune missions by ESA and NASA.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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