محاكاة لعمليات الكواكب الداخلية التمايز في المختبر

الهدف العام من هذا الإجراء هو محاكاة عملية التمايز الداخلي للكوكب. يتم تحقيق ذلك عن طريق خلط مسحوق الحديد سيليكات الزيتون أولا وكبريتيد الحديد بشكل متجانس. الخطوة الثانية هي تحميل الخليط في مجموعة خلية الضغط العالي.

بعد ذلك ، يتم ضغط التجميع إلى ستة جيجا باسكال وتسخينه إلى 1 ، 800 درجة مئوية في جهاز سندان متعدد. الخطوة الأخيرة هي استعادة العينة وإعدادها للتصوير ثلاثي الأبعاد. في النهاية ، تستخدم الصورة ثلاثية الأبعاد لتصور توزيع السيليكون والمعدن المنصهر وتحديد ما إذا كان المعدن السائل يمكن أن يتسرب عبر السيليكون البلوري لتشكيل نواة.

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في علوم الكواكب مثل التكوينات الأساسية للكواكب من خلال التسربات. ابدأ بإعداد المواد لمحاكاة عملية التسلل. في التكوين الأساسي ، اصنع حوالي جرام من خليط من السيليكات الطبيعي والزيتون ومسحوق الحديد المعدني مع وزن 10 في المائة من الكبريت في ملاط العقيق.

تحت طحن الإيثانول ، مادة البداية للعثور على مسحوق مختلط لمدة ساعة واحدة. بمجرد الانتهاء من ذلك ، جفف المواد على حرارة 100 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ، واسترجع المادة المجففة ، وبمجرد أن تبرد ، ابدأ الاستعدادات لتجارب السندان المتعددة. قم بتحميل مادة البداية في كبسولة أكسيد الألومنيوم CI ، يبلغ قطرها حوالي 1.5 ملم وطولها 1.5 ملم.

بعد ذلك ، ضع الكبسولة في مجموعة خلية عالية الضغط تحتوي على سخان عينة المقاومة الكهربائية. الخلية جاهزة الآن لجهاز الضغط العالي متعدد السندان. قم بتركيب مجموعة الخلية في الجهاز ، واضغط على العينة إلى الضغط المستهدف هنا ، ستة جيجا باسكال بناء على منحنى معايرة ضغط نقطة ثابتة.

أيضا ، استخدم سخان المقاومة الكهربائية لإحضار العينة إلى 1،800 درجة مئوية. درجة الحرارة المستهدفة. لهذه التجربة ، حافظ على الضغط ودرجة الحرارة لمدة 12 ساعة.

بمجرد اكتمال التجربة ، قم بإخماد العينة إلى درجة حرارة الغرفة عن طريق إيقاف تشغيل طاقة السخان وتحرير الضغط ببطء على مدار ست ساعات عن طريق فتح صمام الزيت الهيدروليكي. أخيرا ، استرجع مجموعة الضغط العالي ويستخدم تحليل العينة المجهر الإلكتروني الماسح للحزمة الأيونية المركزة. قم بإعداد العينة للاستخدام في الجهاز عن طريق تركيبها وتلميعها وطلاء سطحها بالكربون.

ثم قم بتحميله في غرفة عينة الجهاز. قم بمحاذاة العينة مع النقطة المتزامنة للحزمة الأيونية المركزة والمجهر الإلكتروني الماسح على مسافة عمل تبلغ خمسة ملليمترات. قم بعمل العينة مسبقا لكشف حجم 15 × 20 × 20 ميكرومتر مكعب.

ثم استمر في استخدام شعاع الأيونات لطحن الطبقات بعمق 25 نانومتر. بعد إزالة كل طبقة ، التقط صورة مجهر إلكتروني ماسح للسطح المكشوف بعد اكتمال الطحن ، أدخل ملفات بيانات الصورة في برنامج التصور ، وقم بإنشاء صور ثلاثية الأبعاد للتصور. إعادة البناء ثلاثية الأبعاد هذه مخصصة لعينة إخماد تم تسخينها إلى 1،800 درجة مئوية عند ستة جيجا باسكال.

يمثل الحجم المميز ذوبان الحديد وكبريتيد الحديد. يشغل ما تبقى من المجلد ine. الحجم حوالي خمسة × ستة × سبعة ميكرومتر مكعب.

تظهر الصورة أن الجيوب الذائبة المعدنية كانت محاصرة في زوايا حبيبات السيليكات بسبب زوايا dedal الكبيرة التي تم قياسها لتكون أعلى من 100 درجة كما هو موضح هنا. توفر تقنية التصوير الجديدة هذه أداة قوية لتحديد زاوية الإزالة الحقيقية بدقة. من خلال مراقبة التغير في توزيع الذوبان عبر الزاوية الحرجة ، يمكن استخدامه لتحديد الانتقال من الشبكات غير المتصلة إلى الشبكات المتصلة في تركيبة صغيرة وفاصل ضغط.

توفر الطريقة أيضا مقياسا كميا لكسر الحجم والاتصال. هذه الصور ثلاثية الأبعاد هي للعينة المروية بنسب مختلفة من السيليكات المعدنية أقل من جزء حجمي قدره 5٪ يشكل المعدن السائل جيوبا معزولة بحجم أكبر. يتم تشكيل الكسور والشبكة المترابطة بعد تطويرها.

تمهد هذه التقنية الطريق للبحث في مجال التجارب وعلوم الكواكب واستكشاف عملية تكوين نواة الكواكب من خلال المحاكاة التجريبية جنبا إلى جنب مع التصورات.