Пропустить команды ленты
Пропустить до основного контента
SharePoint

main_2.gifrezult_1.gifpubl_2.gifmonogr_2.gifstaff_2.gifmemorium_2.gif




ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

Объекты исследования. 
Ранняя Солнечная система, ее начальное состояние и эволюция, пылевые фрактальные кластеры и прото-сгущения твердотельной составляющей газопылевого протопланетного диска.  Миграция вещества в ранней Солнечной системе, источники летучих на внутренних планетах, космохимические ограничения на формирование системы Земля – Луна. Спутники планет-гигантов и кометы, их внутреннее строение, термический режим, элементный и изотопный состав. Продукты ультрамафит-мафитового магматизма, включая базальтоидные ассоциации, крупные расслоенные массивы и связанное с ними хромититовое и Cu-Ni-ЭПГ сульфидное оруденение. 

Цель работы.
Разработка и совершенствование программного обеспечения, расширение баз термодинамических данных, в том числе за счет проведения калориметрических исследований различных соединений в интервале температур 2-1600К. Исследование моделей химического состава и внутреннего строения Луны и ледяных спутников планет-гигантов, удовлетворяющих геофизическим, петрологическим и термодинамическим данным. Изучение термической эволюции кометных ядер за длительный период их пребывания на современных орбитах. Изучение процесса аккумуляции планет и экзопланет, формирования системы Земля-Луна и спутниковых систем малых тел, миграции вещества в Солнечной системе и в экзопланетных системах, в том числе доставка воды и летучих к планетам земной группы и к Луне, а также к экзопланетам в зоне обитаемости. Разработка математических моделей взаимодействия рыхлых пылевых кластеров фрактальной размерности в протопланетном диске. Разработка теоретических основ и алгоритмов, моделирующих влияние инфильтрационных процессов и контаминации разных типов пород на стабильность хромшпинелида и сульфидов при внутрикамерной дифференциации ультрамафит-мафитовых магм.

Основные результаты за последние годы.
Разработаны новые подходы к моделированию турбулентности космических и природных сред, необходимые для решения задачи образования и эволюции разнообразных астрофизических и геофизических объектов. В частности, были рассмотрены вопросы феноменологического моделирования развитой турбулентности в многокомпонентных смесях реагирующих газов и в гетерогенных газопылевых средах. Получены модифицированные критерии гравитационной неустойчивости Джинса и Тумре для вращающихся аккреционных дисков с фрактальной структурой фазового пространства. Получен критерий термической устойчивости и степенной закон распределения для вращающихся самогравитирующих аккреционных дисков. Разработана осесимметричная модель газопылевого аккреционного протопланетного диска с учетом электродинамических эффектов, учитывающая взаимодействие турбулентных течений газа с магнитным полем. Проведено численное моделирование процессов эволюции турбулентного диска в гравитационном и магнитном полях звезды с целью изучения механизма передачи углового момента от звезды к планетной системе.

Развиты модели процессов образования первичных разреженных газопылевых кластеров с различной фрактальной размерностью и ударного взаимодействия твердых тел в широком диапазоне размеров и скоростей соударений на основе оригинального феноменологического описания динамических процессов в зоне контакта. Проведено численное моделирование процессов агломерации в среде, содержащей пылевые фрактальные кластеры, получены структуры, формирующиеся в процессе локальной эволюции твердотельной составляющей газопылевого протопланетного диска. Рассмотрены проблемы формирования планетных систем и их динамической устойчивости; проанализированы такие важнейшие явления, определяющие динамическую структуру планетных систем, как резонансы и миграция.

На основе численных расчетов изучено формирование планет земной группы, образование спутниковых систем малых тел и системы Земля-Луна, а также миграция тел (в том числе льдов и летучих) к планетам земной группы из различных областей Солнечной системы. На основе изучения возрастов лунных кратеров сделаны оценки изменения числа околоземных объектов за последний миллиард лет.

На основе экспериментальных данных в области космохимии, геохимии, астрофизики и геофизики методами физико-химического и математического моделирования исследованы: а) структуры аккреционных дисков Юпитера и Сатурна, удовлетворяющие данным КА «Галилео» и «Кассини-Гюйгенс», и получены ограничения на основные физические характеристики протоспутниковых дисков; б) процессы формирования системы Земля-Луна и тел Солнечной системы; в) построены модели химического состава, теплового режима и внутреннего строения Луны и спутников планет-гигантов (Европы, Ганимеда, Каллисто, Титана, Энцелада), г) выявлены условия возникновения водных плюмов Энцелада и атмосферы Титана, д) исследована зависимость состава кометных ком от физических и динамических параметров кометных ядер. 

Разработана методика описания теплофизических свойств пористой каменно- ледяной композиции с использованием имеющихся данным о наличии пор в ядре кометы 67Р Чурюмова-Герасименко. Предложен характер зависимости теплопроводности пористой среды в зависимости от показателя пористости. На основе развитых математических моделей проведено численное моделирование распространения тепловой энергии вглубь ядра кометы 67Р/Чурюмова–Герасименко и тепловой эволюции приповерхностных слоев ядра. Получены оценки изменения распределений максимальных температур в различных областях ядра кометы 67Р за период ~ 100 лет.

Разработана новая Р-Т модель растворимости сульфидной серы в базальтовых магмах, учитывающая содержания главных компонентов и Ni на насыщение мафит-ультрамафитовых магм Fe-Ni сульфидом и создана модель кристаллизации сульфидо-насыщенных систем. 

Методом адиабатической калориметрии проведены измерения теплоемкости нескольких десятков веществ и минералов в области 0–1600 К, включая ортониобат гадолиния GdNbO4 и ортониобат лантана LaNbO4, ортофосфаты редкоземельных элементов PrPO4, TmPO4 и соединений группы DyXO4 (X = P, V, Nb). На основании полученных экспериментальных и литературных данных рассчитаны термодинамические функции минералов, которые могут быть использованы при создании моделей, описывающих как природные, так и промышленные процессы.

Разработана программа КОМАГМАТ-5, которая не имеет мировых аналогов и позволяет моделировать кристаллизацию базальтовых магм в условиях насыщения сульфидной жидкостью (Fe, Ni, Cu) S состава. В развитие этой модели предложен метод моделирования поведения высокохалькофильных микроэлементов (ЭПГ, Au, Ag, Re, Cd и др.) при фракционировании сульфидно-силикатных систем, включая вариации их содержаний в несмесимой сульфидной жидкости. Эти разработки положены в основу новых методов оценки состава и условий кристаллизации мафит-ультрамафитовых магм в контексте их рудного Cu-Ni-ЭПГ потенциала в различных геодинамических обстановках. Представлена высокобарная версия модели SPINMELT-2.0, предназначенная для расчетов термодинамического равновесия шпинелид – расплав в широком диапазоне P-T-fO2 параметров.

Разработана и постоянно пополняется база экспериментальных данных ИНФОРЭКС, которая включает результаты около 16000 экспериментов по плавлению и кристаллизации горных пород и их синтетических аналогов (более 450 экспериментальных работ). Сочетание калибровочных и петрологических функций системы ИНФОРЭКС с возможностями программ серии КОМАГМАТ и SPINMELT составляет уникальный базис для развития современных методов петрологии и геохимии магматических пород. Верификация этих методов проводится на примере дифференцированных вулканических серий и крупных расслоенных массивов.

Результаты исследований сотрудников лаборатории обобщены во многих отечественных и зарубежных статьях и монографиях.