Каждая звезда в Галактике — это источник не только тепла и света, которые необходимы жизни на вращающейся вокруг нее планете, но и губительной радиации. Обычно от нее защищает магнитное поле и связано с океанами лавы в глубинах планеты.
Магматические океаны, образующие магнитные поля
Глубоко под поверхностью дальних экзопланет, известных как суперземли, океаны расплавленной породы могут делать нечто необычайное: генерировать магнитные поля, достаточно сильные, чтобы оградить целые планеты от опасного космического излучения и других высокоэнергетических вредных частиц.
Магнитное поле Земли генерируется за счет движения в ее жидком железном внешнем ядре. Но более крупные каменистые миры, такие как суперземли, могут иметь твердый или полностью жидкий слой ядра, который не способен производить магнитные поля таким же образом.
В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи из Университета Рочестера, среди которых Мики Накадзима, ассоциированный профессор кафедры наук о Земле и окружающей среде, сообщают об альтернативном источнике: глубоком слое расплавленной породы, который называется базальтовым магматическим океаном (БМО). Эти результаты могут изменить представления ученых о внутреннем строении планет и имеют последствия для пригодности планет для жизни за пределами нашей Солнечной системы.
Ученые считают, что сильное магнитное поле очень важно для жизни на планете. Большинство планет земной группы (такие, как Венера и Марс) его не имеют, поскольку их ядра не имеют соответствующих физических условий для возникновения магнитного поля. Вместо этого суперземли могут производить динамо в своем ядре и/или магме, что может повысить их планетарную пригодность для жизни.
Характеристика суперземель
Суперземли больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун. Ученые считают, что они в основном каменистые, как Земля, с твердой поверхностью, а не слоями газа, как у Юпитера или Сатурна. Суперземли являются самым распространенным классом экзопланет, обнаруженных в нашей Галактике, но они странным образом отсутствуют в Солнечной системе. Несмотря на свое название, «суперземля» означает только размер и массу, а не то, похожи ли эти планеты на Землю в других аспектах.
Так как суперземли встречаются так часто, они дают важную возможность понять, как формируются и эволюционируют планеты. Многие суперземли обращаются в так называемой зоне обитаемости своих звезд, где могла бы существовать жидкая вода. Исследуя их состав, атмосферу и магнитные поля, ученые получают подсказки о происхождении планетных систем и признаки условий, которые могут разрешить развитие жизни в других местах.
Исследование свойств базальтового магматического океана
Ученые считают, что вскоре после формирования Земля, вероятно, имела БМО. Этот слой частично или полностью расплавленной породы у основания мантии планеты мог влиять на ее магнитное поле, теплопередачу и химическую эволюцию. Поскольку суперземли больше Земли и подвергаются значительно более высоким внутренним давлениям, в них, вероятно, формируются долгосрочные БМО. Это делает БМО ключевым фактором для понимания внутреннего строения, магнитных полей и потенциальной пригодности к жизни суперземель.
Чтобы воссоздать экстремальные давления внутри суперземель, Накадзима и его коллеги провели лазерные шоковые эксперименты в Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера, соединив их с квантово-механическими симуляциями и моделями эволюции планет. Они сосредоточились на исследовании расплавленной породы в условиях, подобных ожидаемым БМО.
Исследователи обнаружили, что под таким огромным давлением расплавленная порода глубокой мантии становится электропроводящей — настолько, что может поддерживать мощное магнитное поле в течение миллиардов лет. Это свидетельствует о том, что на суперземлях, которые превышают размер Земли в три — шесть раз, динамо БМО, работающее благодаря движению расплавленной породы, может генерировать более сильные и долговечные магнитные поля, чем те, которые образуются в ядре Земли, потенциально создавая пригодные для жизни условия по всей Галактике.
По материалам phys.org
