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Top-down freezing in a Fe-FeS core and Ganymede's present-day magnetic field

Rückriemen, T. und Breuer, D. und Spohn, T. (2018) Top-down freezing in a Fe-FeS core and Ganymede's present-day magnetic field. Icarus: International Journal of Solar System Studies, 307, Seiten 172-196. Elsevier. doi: 10.1016/j.icarus.2018.02.021. ISSN 0019-1035.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103517307029

Kurzfassung

Ganymede’s core most likely possesses an active dynamo today, which produces a magnetic field at the surface of  ∼ 719 nT. Thermochemical convection triggered by cooling of the core is a feasible power source for the dynamo. Experiments of different research groups indicate low pressure gradients of the melting temperatures for Fe–FeS core alloys at pressures prevailing in Ganymede’s core ( < 10 GPa). This may entail that the core crystallizes from the top instead of from the bottom as is expected for Earth’s core. Depending on the core sulfur concentration being more iron- or more sulfur-rich than the eutectic concentration either snowing iron crystals or a solid FeS layer can form at the top of the core. We investigate whether these two core crystallization scenarios are capable of explaining Ganymede’s present magnetic activity. To do so, we set up a parametrized one-dimensional thermal evolution model. We explore a wide range of parameters by running a large set of Monte Carlo simulations. Both freezing scenarios can explain Ganymede’s present-day magnetic field. Dynamos of iron snow models are rather young ( < 1 Gyr), whereas dynamos below the FeS layer can be both young and much older ( ∼ 3.8 Gyr). Successful models preferably contain less radiogenic heat sources in the mantle than the chondritic abundance and show a correlation between the reference viscosity in the mantle and the initial core sulfur concentration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/125105/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Top-down freezing in a Fe-FeS core and Ganymede's present-day magnetic field
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rückriemen, T.Tina.Rueckriemen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breuer, D.doris.breuer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9019-5304NICHT SPEZIFIZIERT
Spohn, T.tilman.spohn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2018
Erschienen in:Icarus: International Journal of Solar System Studies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:307
DOI:10.1016/j.icarus.2018.02.021
Seitenbereich:Seiten 172-196
Verlag:Elsevier
ISSN:0019-1035
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ganymede, magnetic field, thermo-chemical evolution, Fe–FeS, core differentiation, top-down core crystallization
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung
Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Rückriemen, Tina
Hinterlegt am:17 Dez 2018 08:54
Letzte Änderung:02 Nov 2023 10:14

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