Глубоко под поверхностью так называемых суперземель — каменистых экзопланет, более массивных, чем Земля, но менее массивных, чем газовые гиганты — могут существовать обширные океаны расплавленной породы, способные создавать мощные магнитные поля и защищать планеты от вредного излучения родительских звезд и дальнего космоса. Такая гипотеза содержится в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy учеными из Университета Рочестера (США).
В отличие от Земли, где магнитное поле формируется за счет движения жидкого железа во внешнем ядре, на более крупных каменистых планетах традиционный «динамо-эффект» может оказаться слишком слабым. Ядра таких планет могут быть полностью твердыми или слишком горячими. В этой ситуации ключевую роль может играть глубокий слой расплавленной породы, прежде всего оксидов железа и магния, у основания мантии — так называемый базальный магматический океан (БМО).
Команда под руководством Мики Накаджимы провела серию экспериментов со сверхвысоким давлением и температурой, используя лазерные ударные волны и квантово-механические модели, чтобы симулировать условия в недрах суперземель. Исследователи обнаружили, что расплавленная порода при экстремальных давлениях становится токопроводящей, что позволяет ей длительное время поддерживать вокруг себя магнитное поле. Это поле может быть гораздо сильнее земного и сохраняться миллиарды лет.
Значение открытия
Магнитное поле служит щитом от заряженных частиц, которые способны разрушать атмосферу планеты и губительно влиять на потенциальные формы жизни. Если БМО действительно генерирует сильное поле, то такие экзопланеты могли бы сохранять атмосферу и благоприятные условия на поверхности — даже при отсутствии классического «динамо-машины» в ядре.
Суперземли (super-earths) — наиболее распространенный тип экзопланет во Вселенной, хотя в Солнечной системе таких нет ни одной. Многие из них находятся в так называемой зоне обитаемости, где температура позволяет существовать жидкой воде. Понимание физических процессов в их недрах дает ключ к оценке их потенциала для жизни.
Ранее астрономы при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» нашли признаки плотной атмосферы над глобальным магматическим океаном на горячей суперземле TOI-561 b, что подтверждает сложные взаимодействия между расплавленной поверхностью и атмосферой на таких мирах. И хотя речи об обитаемости этой планеты не идет, сам факт связи двух стихий дает повод к размышлениям.
В научных моделях предполагается, что внутренние океаны расплавленной породы могут играть роль в удержании воды под поверхностью планет и влиять на их климат в течение длительных периодов времени.
Данная теория — дополнительный довод в пользу уточнения критериев потенциальной «зоны Златовласки» для твердых экзопланет.