DFG Research Unit 2440

Matter Under Planetary Interior Conditions

Overview

The Research Unit aims at improving the understanding of the composition and structure of planetary interiors through an interdisciplinary approach, involving experiments, theory and modeling activities. We will study the physical properties of rock-forming minerals and complex molecular mixtures, which are relevant for the classes of planets which include most of the detected planets: super-Earths and Neptune-sized planets. Experimentally, structural properties and phase stabilities will be investigated using novel methods of high pressure and plasma physics enabling to access the pressure{temperature regime relevant for deep planetary interiors. Simultaneously, ab initio simulations will be performed in order to predict the thermophysical properties of these materials for a wide range of pressure and temperature. These simulations will be benchmarked by experiments, but will also be important for the preparation and evaluation of the proposed experiments. The acquired data will be used to constrain new models for the interior and the evolution of super-Earths and Neptune-like planets and for the evaluation of a proposed new observable, the tidal Love number k2;f as a measure for central mass concentration. The modeling results including the tidal Love number shall be applied to evaluate observational data from running and future space missions such as GAIA, TESS, CHEOPS und PLATO 2.0.

Überblick

Das Ziel der Forschergruppe ist die Untersuchung von Materie unter extremen Bedingungen in einem interdisziplinaren Ansatz, der Experiment, Theorie und Modellierung verbindet. Im Fokus steht das Verhalten von Gesteinen und komplexen molekularen Gemischen, welches für das Verstäandnis der am häufigsten detektierten Planeten relevant ist: Supererden und neptunartige Planeten. Dabei werden grundlegende Fragestellungen aus der Planetenphysik zu den physikalischen Eigenschaften dieser Materialien unter extremen Bedingungen mit neuartigen experimentellen Methoden der Hochdruck- und Plasmaphysik untersucht. Gleichzeitig werden Ab-initio-Simulationen zur theoretischen Vorhersage der thermophysikalischen Eigenschaften dieser Materialien in einem weiten Bereich von Druck und Temperatur durchgefuhrt. Die theoretischen Resultate dienen zur Vorbereitung und Unterstutzung der Experimente und werden durch diese auch überprüft. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dann bei der Entwicklung neuer Modelle für den Aufbau und die Evolution von Supererden und neptunartigen Planeten verwendet, im Speziellen auch bei der Interpretation einer neu zugänglichen Beobachtungsgröße, der Love-Zahl k2;f als Maß der zentralen Massenkonzentration. Die Resultate werden zur Auswertung der Beobachtungsdaten zu Exoplaneten aus laufenden und künftigen Satellitenmissionen wie GAIA, TESS, CHEOPS und PLATO 2.0 verwendet.

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