模拟行星内部分化过程中的实验室

类地行星，如地球，金星，火星和水星是有区别的行星齿轮机构组成的硅酸盐地幔和一个金属芯。现代化的行星形成模型表明，类地行星是从公里大小或更大的行星通过引力相互作用^1-2月增长到火星大小的行星胚胎的碰撞形成的。该行星被容易区分已经一次的金属铁的合金达到了来自诸如短命的同位素如²⁶ Al和⁶⁰的Fe，冲击放射性衰变由于加热熔化温度和势能³的释放。重要的是要了解早期分化过程中通过硅酸盐基质如何液态金属渗出是很重要的。

行星分化可以进行通过高效液 – 液分离，或由液态金属中的固体硅酸盐基质渗滤，这取决于的大小与行星机构的内部温度。液态金属中的固体硅酸盐基质的渗滤很可能在初始分化的主导过程时的温度不高到足以在整个行星体融化。渗滤的效率依赖于二面角，通过固 – 固和固 – 液界面的界面能来确定。我们可以通过在铁合金和硅酸酯的混合物进行高压和高温实验在实验室中模拟这种过程。最近的研究^4-7已经调查液体铁合金中的固体硅酸盐基质在高温高压下的润湿能力。他们用传统的方法来测量的淬灭液体和金属硅酸盐颗粒在抛光横截面之间明显的二面角的相对频率分布测定的真实二面角。传统的方法产生比较大的UNCertainties在所测量的二面角和根据采样的统计数据可能的偏差。在这里，我们提出了一种新的成像技术，通过FIB铣削和高分辨率场发射扫描电镜成像的组合形象化液态金属的硅酸盐基质分布在三维（3D）。新的成像技术提供了精确测定的二面角和液相的体积分数和连接的定量度量。

形成在相对 ​​短的时间（<亿年^）8地核，想必在液体状态在其早期历史。火星和水星也有基于来自火星环球探测无线电跟踪数据⁹和雷达的散斑图案绑在行星旋转^10，分别为太阳能潮汐形变液体内核。热演化模型和核心材料的高压熔融实验进一步支持液体火星核心11-12。最近信使号飞船的数据提供了水星¹³的液芯的其他证据。即使是小月亮有可能根据最近的阿波罗月球地震¹⁴再分析小液芯。液态行星内核具有高吸积能量一致的行星形成的早期阶段。随后的冷却，会生成一些行星的固体内核的。地震资料显示，地球由一个液态外核和固态内核。内芯的形成具有核心由热合力对流和地球的磁场产生驱动的动力学具有重要意义。

内芯的凝固是由芯材料的熔融温度和芯部的热演化控制。芯形成地行星共享类似增生路径和芯的化学组成被认为是到bË占主导地位的铁，约10％重量轻元素，如硫（S），硅（Si），氧（O），碳（C）和氢^（H）15。关键是要在相关的芯，如Fe-硫化亚铁，铁碳，铁的FeO，铁 – FEH，和Fe-FeSiat高压系统的熔化关系的知识，为了理解的组成行星内核。在这个研究中，我们将展示在多砧装置和金刚石砧细胞进行的实验中，模仿行星内核的条件。该实验提供了有关固态和液态金属之间的结晶序列和元件的分区信息，从而导致对于所述内芯和结晶的结晶内芯和液体从芯之间的光元件的分布的要求，更好地理解。为了延长熔的关系，以非常高的压力，我们已经开发了新的技术来分析从激光加热金刚石 – 一个恢复的淬火样品NVIL细胞实验。随着激光光斑加热精密FIB铣削，我们测定熔点使用影像与高分辨率扫描电镜和在亚微米的空间分辨率硅漂移探测器定量化学分析淬火结构的标准。

这里，我们概述了两组实验由金属的渗滤以模仿行星芯形成过程中的早期增生和内芯结晶由随后的冷却熔体在硅酸盐基质。仿真的目的是行星核心的进化过程中，了解两个重要的过程。