La dirección de la compresión cambia el comportamiento del óxido de magnesio en el interior de los planetas

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y la Universidad Johns Hopkins ha publicado un estudio en Physical Review X que revela hallazgos sobre los procesos geoquímicos en el interior de los planetas, en particular la formación de óxido de magnesio (MgO). Este trabajo es el tercero de una serie que se basa en dos estudios previos, uno de 2015 en Physical Review Letters y otro de 2024 en Science Advances. El objetivo era entender cómo el magnesio y el silicio, los elementos más abundantes en los interiores planetarios, forman MgO bajo condiciones extremas de presión y temperatura, como las del manto terrestre, y cómo varía en planetas como los gigantes gaseosos o las supertierras.

Para ello, realizaron experimentos de laboratorio con láseres sobre una estructura cristalina cúbica de MgO, comprimiéndola y simulando las condiciones extremas de los interiores planetarios. Alcanzaron presiones de hasta 572 gigapascales (GPa) y temperaturas de 13.000 kelvin (K), muy superiores a las del centro de la Tierra (aproximadamente 360 GPa y 6.000 K). El láser comprimió el cubo de MgO desde tres direcciones distintas: en diagonal a través de la cara, perpendicular a una cara y en diagonal a través del cubo. Los resultados mostraron que la dirección de compresión influye en la respuesta del material: mientras que la transformación a lo largo de la diagonal del cubo fue diferente, las otras dos direcciones produjeron respuestas distintas, con crecimiento cristalino desordenado e irregular detrás de una onda de choque. Esto refutó teorías de larga data que consideraban irrelevante la dirección de compresión. Además, el MgO se fundió a 572 GPa y 13.000 K, estableciendo un nuevo récord experimental para un material conocido.

La profesora June Wicks, coautora del estudio, señaló: «El óxido de magnesio es un componente importante para entender los interiores planetarios. Estos experimentos nos ayudan a determinar dónde puede permanecer sólido y dónde se vuelve líquido, lo que importa para cómo los planetas transportan calor y evolucionan». Los hallazgos podrían explicar procesos en supertierras, donde el MgO puede transformarse en un líquido conductor dentro del manto y generar campos magnéticos más fuertes que el terrestre, y en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, donde el MgO puede existir como sólido o líquido en sus núcleos según la temperatura.