Molecular dynamics estimates for the thermodynamic properties of the Fe–S liquid cores of the Moon, Io, Europa, and Ganymede


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

A molecular dynamics (MD) simulation is performed for the physical and chemical properties of solid and liquid Fe–S solutions using the embedded atom model (EAM) potential as applied to the internal structure of the Moon, Io, Europa, and Ganymede under the assumption that the satellites' cores can be described by a two-component iron–sulfur system. Calculated results are presented for the thermodynamic parameters including the caloric, thermal, and elastic properties (specific heat, thermal expansion, Grüneisen parameter, density, compression module, velocity of sound, and adiabatic gradient) of the Fe–S solutions at sulfur concentrations of 0–18 at %, temperatures of up to 2500 K, and pressures of up to 14 GPa. The velocity of sound, which increases as pressure rises, is weakly dependent on sulfur concentration and temperature. For the Moon’s outer Fe–S core (~5 GPa/2000 K), which contains 6–16 at % (3.5–10 wt %) sulfur, the density and the velocity of sound are estimated at 6.3–7.0 g/cm3 and 4000 ± 50 m/s, respectively. The MD calculations are compared with the interpretation of the Apollo observations (Weber et al., 2011) to show a good consistency of the velocity of P-waves in the Moon’s liquid core whereas the thermodynamic density of the Fe–S core is not consistent with the seismic models with ρ = 5.1–5.2 g/cm3 (Garcia et al., 2011; Weber et al., 2011). The revision the density values for the core leads to the revision of its size and mass. At sulfur concentrations of 3.5–10 wt %, the density of the Fe–S melt is 20–30% higher that the seismic density of the core. Therefore, the most likely radius of the Moon’s outer core must be less than 330 km (Weber et al., 2011) because, provided that the constraint on the Moon’s mass and moment of inertia is satisfied, an increase in the density of the core must lead to a reduction of its radius. For Jupiter’s Galilean moons Io, Europa, and Ganymede, constraints are obtained on the size, density, and sound velocity of the Fe–S liquid cores. The geophysical and geochemical characteristics of the internal structure of the Moon and Jupiter’s moons are compared. The calculations of the adiabatic gradient at the PT conditions for the Fe–S cores of the Moon, Io, Europa, and Ganymede suggest the top-down crystallization of the core (Fe-snow scenario).

Об авторах

O. Kuskov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Автор, ответственный за переписку.
Email: ol_kuskov@mail.ru
Россия, Moscow

D. Belashchenko

National University of Science and Technology MISiS

Email: ol_kuskov@mail.ru
Россия, Moscow

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».