为了在原子尺度上测量高压高温下的晶体结构，一个装有样品的金刚石砧巢室与X射线（蓝线）、激光束（橙色区域）对齐后，激光束便将样品加热到数千开（K）的温度。图中夹在金刚石砧之间的红色/灰色小矩形就是样品。
天体物理学观测表明，富水分的类海王星系外行星在银河系中很常见。科学家认为，这些“水世界”覆盖着很深的海洋，其位于岩石地幔之上的液体深度从几百到几千英里不等。据美国“物理学组织”网站4月21日消息称，为了更多地了解这类系外行星，在美国亚利桑那州立大学（Arizona State University）的领导下，一个国际研究小组在实验室中对富含水分的系外行星进行了首个矿物学研究。相关研究结果日前刊发在《美国国家科学院院刊》杂志上。
该论文的作者之一、亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的Dan Shim介绍道：“研究这些化学反应和过程是了解这些常见行星类型的重要一步。”
对此，普遍的科学推测是，水和岩石在这些水世界内部形成了不同的层次。因为水比较轻，在这些系外行星的水层下面，应有一层岩石。然而，水岩界面的极端压力和温度会从根本上改变该区域物质的行为表现。为了在实验室中模拟这种高压和高温，该论文的第一作者、科学家Carole Nisr在该校的地球和行星材料实验室中用承受高压的金刚石砧巢室进行了实验。
Nisr解释道：“最初，人们认为富水分的系外行星的水层和岩石层是完全分开的，但我们在实验中却发现了一种发生于水和硅之间、以前不为人知的化学反应，并且发现兼具两者的中间成分的固相具有的稳定性。换句话说，在高压和高温条件下，水和岩石之间的区别似乎模糊得令人吃惊。”
研究人员希望这些发现能够提高我们对富水分系外行星的结构、组成及其地质化学循环过程的认识。正如Nisr所指出的，“富水分系外行星的地质化学循环过程可能与岩质行星（如地球）非常不同”。
编译：朱明逸 审稿：西莫 责编：张梦
期刊编号： 0027-8424
原文链接： https://phys.org/news/2020-04-scientists-galaxy-worlds.html
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