氷衛星の居住可能性に関する理解の進展 (New Research Advances Understanding Of The Habitability Of Icy Moons)

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2025-01-08 テキサスA&M大学

テキサスA&M大学のマット・パウエル=パーム博士とワシントン大学のバプティスト・ジュルノー博士の研究チームは、氷衛星の居住可能性に関する新たな知見を発表しました。彼らは「セノテクティック」と呼ばれる新しい熱力学的概念を導入し、極限環境下での液体の安定性を調査しました。これは、エウロパのような氷衛星における液体の存在条件を理解する上で重要な情報を提供します。この研究は、NASAのエウロパ・クリッパーなどの探査ミッションのデータ解釈に役立つと期待されています。

<関連情報>

加圧水系における液体安定性の平衡限界について On the equilibrium limit of liquid stability in pressurized aqueous systems

Arian Zarriz,Baptiste Journaux & Matthew J. Powell-Palm
Nature Communications  Published:18 December 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-54625-z

氷衛星の居住可能性に関する理解の進展 (New Research Advances Understanding Of The Habitability Of Icy Moons)

Abstract

Phase stability, and the limits thereof, are a central concern of materials thermodynamics. However, the temperature limits of equilibrium liquid stability in chemical systems have only been widely characterized under constant (typically atmospheric) pressure conditions, whereunder these limits are represented by the eutectic. At higher pressures, the eutectic will shift in both temperature and chemical composition, opening a wide thermodynamic parameter space over which the absolute limit of liquid stability, i.e., the limit under arbitrary values of the thermodynamic forces at play (here pressure and concentration), might exist. In this work, we use isochoric freezing and melting to measure this absolute limit for the first time in several binary aqueous brines, and nodding to the etymology of “eutectic”, we name it the “cenotectic” (from Greek “κοινός-τῆξῐς”, meaning “universal-melt”). We discuss the implications of our findings on ocean worlds within our solar system and cold ocean exoplanets; estimate thermodynamic limits on ice crust thickness and final ocean depth (of the cenotectic or “endgame” ocean) using measured cenotectic pressures; and finally provide a generalized thermodynamic perspective on (and definition for) this fundamental thermodynamic invariant point.

0303宇宙環境利用
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