Dynamische Kompressionsexperimente gesteinsbildender Materialien an Freien-Elektronen-Lasern

• Antragstellerin: Dr. Karen Appel
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280637173

Mit der Entdeckung von mehr als 3200 Exoplaneten (Stand Juni 2019) in den letzten Jahren hat das Verständnis der prinzipiellen Zusammensetzung, der Struktur und der Dynamik von erdähnlichen Planeten enorm an Bedeutung gewonnen. In diesem Teilprojekt untersuchen wir mit Hilfe experimenteller Methoden gesteinsbildende Materialien bei für die Planetologie relevanten Bedingungen. Um einen Druck-Temperaturbereich von bis zu 800 GPa und mehreren 1000 K erreichen und experimentell eng belegen zu können, verwenden wir laserinduzierte dynamische Kompression. Wir nutzen hierfür neben den existierenden Plattformen an SACLA und der LCLS eine neue experimentelle Platform, das High-Energy Density (HED) Gerät an der Europäischen XFEL GmbH (EuXFEL) und realisieren hier den benötigten experimentellen Aufbau. In einer ersten Phase dieses Teilprojekts (TP7) werden die Modellsysteme MgO und FeO bearbeitet, beide in Zusammenarbeit mit TP8 und TP9. Dadurch können die Ergebnisse, die mit Hilfe von Diamantstempelzellen (DAC) und laserinduzierter dynamischer Kompression gewonnen werden, miteinander verglichen und validiert werden. Zusätzlich ermöglicht die Zusammensetzung der Forschergruppe einen quantitativen Vergleich der experimentell gewonnenen Ergebnisse mit Ergebnissen aus ab initio Simulationen. Diese Quantifizierung ermöglicht es, die wichtigen gesteinsbildenden Phasen in erdähnlichen Planeten bei den relevanten Bedingungen zu messen. Zunächst sollen Daten der Zustandsgleichung für MgO und FeO einschliesslich der Schmelzkurve bestimmt werden. Sobald diese Modellsysteme gut verstanden sind, werden wir im Verlauf des Projektes Mischkristallreihen ((Mg(1-x),FexO) untersuchen, welche den natürlichen Systemen ähnlicher sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2440: Materie im Inneren von Planeten - Hochdruck-, Planeten- und Plasmaphysik
• Mitverantwortliche: Zuzana Konopkova, Ph.D.; Dr. Thomas Tschentscher