El misterio de la construcción de planetas II
Partículas de hielo en el agua de tamaño micrométrico para experimentos de ciencias planetarias: Influencia de la estructura de la superficie en propiedades de colisión
Abstract
Los modelos y las observaciones sugieren que la agregación de partículas de hielo en y más allá de la línea de nieve domina las primeras etapas de la formación del planeta, por lo que está sujeto a muchos estudios de laboratorio. Sin embargo, los gradientes de presión-temperatura en los discos protoplanetarios significan que los hielos se procesan constantemente, experimentando cambios de fase entre diferentes fases sólidas y la fase gaseosa. Aún quedan preguntas por resolver sobre si las propiedades de las partículas heladas mismas dictan los resultados de la colisión y, por lo tanto, la eficacia con la que los experimentos de colisión reproducen las condiciones en entornos protoplanetarios.
Experimentos previos a menudo arrojaron resultados aparentemente contradictorios en los resultados de colisión, solo coincidiendo en un ajuste de dependencia de temperatura en ≈210 K. Al explotar las capacidades únicas del instrumento de dispersión de neutrones NIMROD, caracterizamos la estructura de superficie y en masa de partículas heladas utilizadas en experimentos de colisión y estudió cómo estas estructuras se alteran en función de la temperatura a una presión constante de alrededor de 30 mbar. Nuestros granos helados, formados bajo nitrógeno líquido, experimentan cambios en la fase cristalina del hielo, sublimación, sinterización y pre-fundición superficial a medida que se calientan de 103 a 247 K. Un aumento en el espesor de la capa superficial difusa de ≈10 a ≈30 Å (≈2.5 a 12 bicapas) demuestra una mayor movilidad molecular a temperaturas superiores a ≈210 K.
Dado que ninguno de los otros cambios está relacionado con las tendencias de temperatura en los resultados de colisión, concluimos que el fenómeno de pre-fusión superficial juega un papel clave papel en los experimentos de colisión a estas temperaturas. En consecuencia, el entorno presión-temperatura puede tener una mayor influencia en los resultados de colisión de lo que se pensaba anteriormente.
El estudio de la estructura y comportamiento de las partículas para la formación de los planetas.
Un nuevo estudio ha examinado la estructura y comportamiento precisos de las partículas de hielo que colisionan y crecen al inicio de la formación de planetas, en una serie de reveladores experimentos en la fuente de neutrones británica ISIS.
La Dra. Helen Fraser (OU) explica:”Ya conocemos miles de planetas en órbita alrededor de estrellas de nuestra galaxia, como restos de la formación estelar, y sin embargo todavía no existe un modelo en la ciencia que pueda explicar exactamente cómo se forman los planetas. Nuestra idea básica es que las partículas pequeñas se pegan, formando partículas mayores, que también se aglutinan y así sucesivamente, hasta que al final tenemos un planeta”.
La Dra. Fraser y su equipo realizaron experimentos en los que recrearon partículas de hielo como las que intervienen en la construcción de planetas. Los resultados ponen en duda nuestros conocimientos acerca de los procesos de unión que contribuyen a estos primeros pasos de la construcción planetaria. Al estudiar la estructura y superficies del hielo para comprobar qué tipos de partículas podrían o no pegarse entre sí, los científicos descubrieron que incluso a presiones y temperaturas muy bajas las superficies de las partículas de hielo empezaban a “fundirse”, lo que hace más fácil que se peguen cuando chocan y entran en contacto.
“La buena noticia es que hemos aprendido que el hielo puede actuar como ‘pegamento’ en los procesos de construcción de planetas, pero la mala es que aunque las condiciones más adecuadas para que se pegue el hielo son fáciles de obtener en el laboratorio, no es probable encontrarlas en el espacio”, comenta la Dra. Sabrina Gaertener (OU). “Al resolver un misterio hemos abierto la puerta a muchas más preguntas; todavía no está claro cómo se forman los planetas”.
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