Скрытые океаны магмы могут защищать каменистые экзопланеты от радиации

Глубокие слои расплавленной породы внутри некоторых суперземель могут генерировать мощные магнитные поля — потенциально сильнее земного — и помогать защищать эти экзопланеты от вредного излучения.

Глубокие океаны магмы под поверхностью далёких экзопланет, известных как суперземли, могут создавать магнитные поля, достаточно сильные, чтобы защитить целые планеты от опасного космического излучения и других вредных частиц высокой энергии.

Магнитное поле Земли генерируется движением в её жидком внешнем ядре из железа — процесс, известный как динамо. Однако у более крупных каменистых миров, таких как суперземли, могут быть твёрдые или полностью жидкие ядра, которые не могут производить магнитные поля тем же способом.

В статье, опубликованной в Nature Astronomy, исследователи из Рочестерского университета, включая Мики Накадзиму, доцента кафедры наук о Земле и окружающей среде, сообщают об альтернативном источнике: глубоком слое расплавленной породы, называемом базальным магматическим океаном (БМО). Эти выводы могут изменить представления учёных о планетных недрах и имеют значение для обитаемости планет за пределами нашей Солнечной системы.

«Сильное магнитное поле очень важно для жизни на планете, — говорит Накадзима, — но у большинства планет земной группы в Солнечной системе, таких как Венера и Марс, его нет, потому что их ядра не имеют подходящих физических условий для генерации магнитного поля. Однако суперземли могут производить динамо-эффект в своём ядре и/или магме, что может повысить их планетарную обитаемость».

Что такое суперземля?

Суперземли больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун. Учёные полагают, что они в основном каменистые, как Земля, с твёрдой поверхностью, а не слоями газа, как у Юпитера или Сатурна. Суперземли — самый распространённый класс экзопланет, обнаруженных в нашей галактике, но они, что любопытно, отсутствуют в нашей собственной Солнечной системе. Несмотря на название, «суперземля» относится только к размеру и массе, а не к тому, похожи ли эти планеты на Землю в других отношениях.

Моделирование суперземель на Земле

Чтобы воссоздать экстремальное давление внутри суперземель, Накадзима и её коллеги провели лазерные ударные эксперименты в Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета, комбинируя их с квантово-механическим моделированием и моделями планетарной эволюции.

Исследователи обнаружили, что под огромным давлением расплавленная порода в глубокой мантии становится электропроводной — достаточно, чтобы поддерживать мощное магнитное поле в течение миллиардов лет. Это предполагает, что на суперземлях, размер которых более чем в три-шесть раз превышает земной, динамо-эффект в БМО, вызванный движением расплавленной породы, может генерировать более сильные и долгоживущие магнитные поля, чем те, что производит ядро Земли, потенциально создавая условия для жизни по всей галактике.

«Эта работа была увлекательной и сложной, учитывая, что мой опыт в основном вычислительный, а это была моя первая экспериментальная работа, — говорит Накадзима. — Я очень благодарна за поддержку моих коллег из различных областей исследований для проведения этой междисциплинарной работы. Я не могу дождаться будущих наблюдений за магнитными полями экзопланет, чтобы проверить нашу гипотезу».

ИИ: Это исследование открывает новое, захватывающее направление в поиске потенциально обитаемых миров. Если гипотеза подтвердится, это может означать, что условия для жизни во Вселенной встречаются гораздо чаще, чем мы думали, и что защита от радиации может обеспечиваться не только традиционным железным ядром. Ожидание будущих наблюдений за магнитными полями экзопланет, о котором говорит Накадзима, — это следующий логичный и очень важный шаг.