發生在我們星球深處的物理學和化學是我們所知的生命存在的根本。但在遙遠世界的內部究竟是什麼力量在起作用，這些條件又是如何影響到它們的可居住性潛力的呢？針對這些問題，卡內基大學地球和行星實驗室領導的新工作利用實驗室的模擬技術揭示了一種新的晶體結構，這對我們理解大型岩石系外行星的內部有重大影響。
相關研究報告已發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。
來自卡內基大學的Rajkrishna Dutta指出：“我們星球的內部動力學對於維持一個生命可以茁壯成長的表面環境至關重要–驅動着創造我們磁場的地球動力並塑造着我們大氣的組成。在大型岩質系外行星（如超級地球）的深處發現的條件將更加極端。”
硅酸鹽礦物構成了地球地幔的大部分，根據對其密度的計算，還被認為是其他岩石行星內部的主要組成部分。 在地球上，硅酸鹽在高壓和高溫條件下引起的結構變化確定了地球內部深處的關鍵邊界，如上地幔和下地幔之間的邊界。
該研究小組–包括來自卡內基大學的Sally June Tracy、Ron Cohen、Francesca Miozzi、Kai Luo和Jing Yang以及內華達大學拉斯維加斯分校的Pamela Burnley、阿貢國家實驗室的Dean Smith和Yue Meng、芝加哥大學的Stella Chariton和Vitali Prakapenka以及普林斯頓大學的Thomas Duffy–對探測在模仿遙遠世界中發現的硅酸鹽的新形式的出現和行為感興趣。
Duffy表示：“幾十年來，卡內基研究人員一直是通過將小型材料樣品置於巨大的壓力和高溫下來再現行星內部條件的領導者。”
但科學家們在實驗室中重現系外行星內部條件的能力是有限制的。理論建模表明，在比地球質量至少大三倍的岩質系外行星的外殼中，預計會出現硅酸鹽的新階段。但這種轉變還沒有被觀察到。
然而鍺是硅的一個很好的替身。這兩種元素形成了類似的晶體結構，但鍺在較低的溫度和壓力下誘發了化學相之間的轉變，這在實驗室實驗中可以得到更容易的管理。
鍺酸鎂(Mg2GeO4)類似於地幔中最豐富的硅酸鹽礦物之一，該團隊能收集到關於超級地球和其他大型岩石系外行星的潛在礦物學的信息。
在大約200萬倍的正常大氣壓力下出現了一個新的相，其具有獨特的晶體結構，涉及到一個鍺跟八個氧原子的結合。
Cohen說道：“對我來說最有趣的事情是，鎂和鍺這兩種非常不同的元素在結構中相互替代。”
在環境條件下，大多數硅酸鹽和鍺酸鹽被組織成了所謂的四面體結構，一個中心硅或鍺跟其他四個原子結合。然而在極端條件下，這可能會發生變化。
Tracy解釋道：“發現在極端壓力下，硅酸鹽可以採取圍繞六個鍵的結構，而不是四個鍵，這對於科學家理解地球深處的動力學來說是一個完全改變的遊戲規則。八倍方向的發現可能對我們思考系外行星內部的動力學產生類似的革命性影響。”