미국이 지구의 신비로운 내부를 들여다보는 새로운 창을 열 예정이다.

애리조나주 템피 — 위험 신호가 걸린 두꺼운 검은 커튼으로 둘러싸인 실험실에서 과학자들은 행성 내부의 뜨거운 고압 상태를 상상하고 있습니다.

시작하려면 두 개의 다이아몬드 끝 사이에 작은 행성 빌딩 블록을 짜냅니다. 그런 다음 보석에 레이저를 쏘아 물건을 가열합니다. 얼룩 크기 샘플은 인간이 지구에서 느끼는 것보다 수백만 배 더 높은 압력에 도달할 수 있으며 태양 표면만큼 뜨거워질 수 있습니다.

섬세하고 전문적이며 때로는 폭발적인 압력을 받는 연구의 세계에 오신 것을 환영합니다.

실험실에서 샘플을 부수고 폭파하는 것은 과학자들이 내부를 들여다보고 다른 방법으로는 도달할 수 없는 행성의 깊은 부분의 조건을 재현하는 데 도움이 됩니다. 이 작업은 우리 존재에 관한 가장 심오한 질문 중 일부를 조사하는 데 핵심입니다. 무엇이 지구를 거주 가능하게 만드는가? 생명은 어떻게 출현했는가? 그리고 우리가 아직 완전히 이해하지 못하는 지질학적 과정이 어떻게 오늘날 생명을 유지하는 걸까요?

최근 몇 년 동안 이 분야의 초점은 다른 별들을 공전하는 것으로 알려진 수천 개의 행성을 향해 바깥쪽으로 회전했습니다. 천문학자들은 우리 은하계에 물의 세계, 슈퍼 지구, 뜨거운 목성, 해왕성 등의 동물원이 가득하다는 사실을 보여 주었는데, 그 중 일부는 생명체가 존재할 수 있다는 감질나는 힌트를 제공합니다. 우리는 그 행성을 방문할 수 없고 깊은 내부를 조사할 수도 없기 때문에 차선책은 실험실에서 그것들을 만들어 보는 것입니다.

"지금까지 지구 과학계에서 우리의 주요 목표는 우리의 존재를 설명하는 것이었습니다."라고 애리조나 주립 대학의 광물학자인 Dan Shim이 말했습니다. 그의 연구실에서는 행성 내부를 미니어처로 만드는 작업을 하고 있습니다. "그러나 이제 외계 행성이 발견되면서 우리는 새로운 질문을 받고 있습니다."

이러한 탐사에 연료를 공급하기 위해 미국은 과학자들이 10년 동안 꿈꿔 왔던 2층 높이의 분쇄기로서 6,000톤의 힘을 발휘할 수 있는 유압 램으로 구동되는 최초의 "대형 프레스"를 곧 갖게 될 것입니다. . Ichiban이라는 별명을 가진 이 장비를 사용하면 과학자들은 훨씬 더 큰 샘플을 압축하여 극한 조건에서 재료에 어떤 일이 일어나는지에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

이는 새로운 압착, 압착 및 비틀기 기능을 갖춘 일련의 도구를 수용할 FORCE라고 불리는 1,370만 달러 규모의 국가 자금 지원 시설의 일부입니다.

“우리는 매우 흥미로운 시기에 살고 있습니다. 우리의 무지는 여전히 너무 심해서 정말 기본적인 질문을 던지고 있습니다.”라고 ASU의 행성 과학자인 Joseph O'Rourke는 말했습니다.

O'Rourke는 고압 실험을 실행하지는 않지만 행성이 어떻게 형성되고 진화했는지 더 잘 이해하기 위해 발견한 내용을 모델에 통합합니다. 때로는 이러한 모델이 놀라운 가능성을 제시하기도 합니다. 그는 동료가 수 마일에 달하는 다이아몬드로 만들어진 이국적인 행성 내부 모델을 제시했던 최근 세미나를 회상했습니다.

O'Rourke는 "이러한 모든 모델을 만들 수 있으며 이러한 것들은 물리학과 화학에 따라 기술적으로 생각할 수 있습니다."라고 말했습니다. “우리의 이야기가 SF인지 과학 사실인지 알기 위해 데이터를 수집하려면 해야 할 일이 엄청나게 많습니다.”

행성의 내부 생활은 교과서 삽화에서 깔끔하고 단순하게 나타납니다. 지구의 층(고체 내핵, 용융된 외핵, 맨틀, 지각)은 마치 고블스토퍼 사탕처럼 동심원, 색상별 대칭형으로 보입니다.

그러나 실제로는 상황이 훨씬 더 복잡해집니다.

지진으로 인한 지진파가 행성을 통해 이동하는 방식을 측정함으로써 지질학자들은 온도, 압력 및 내부 암석이나 유체의 특성을 매핑하여 의사가 초음파를 읽는 것처럼 행성 내부의 구조적 특징을 해독할 수 있게 되었습니다. 점점 더, 이 지도는 행성의 중첩된 층이 불규칙하고 때로는 산이 많으며 매우 역동적이라는 것을 보여줍니다.

미국 국립과학재단(National Science Foundation)의 프로그램 책임자인 데이비드 램버트(David Lambert)는 “맨틀과 핵이 함께 모이는 맨틀의 바닥에는 정말 흥미로운 일이 일어나고 있다는 힌트가 있습니다.”라고 말했습니다.