|
Океаны магмы защищают скалистые экзопланеты
|
|
|
|
Глубоко под поверхностью далеких экзопланет, известных как Суперземли, океаны расплавленной породы, возможно, творят нечто экстраординарное: создают магнитные поля, достаточно мощные, чтобы защитить целые планеты от опасного космического излучения и других вредных частиц высокой энергии.
|
|
|
|
Магнитное поле Земли генерируется движением ее внешнего ядра из жидкого железа — процесс, известный как динамо—машина, - но более крупные скалистые миры, такие как Суперземли, могут иметь твердые или полностью жидкие ядра, которые не могут создавать магнитные поля таким же образом.
|
|
|
|
В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи из Университета Рочестера, в том числе Мики Накадзима, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде, сообщают об альтернативном источнике: глубоком слое расплавленной породы, называемом базальным магматическим океаном (BMO). Полученные результаты могут изменить представления ученых о внутреннем мире планет и повлиять на пригодность для жизни планет за пределами нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
"Сильное магнитное поле очень важно для жизни на планете, - говорит Накадзима, - но большинство планет земной группы в Солнечной системе, таких как Венера и Марс, не имеют его, потому что в их ядрах нет подходящих физических условий для создания магнитного поля. Однако суперземли могут генерировать в своем ядре и/или магме динамо-машины, которые могут повысить обитаемость их планет."
|
|
|
|
|
|
|
Что такое Суперземля?
|
|
|
|
Суперземли больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун. Ученые полагают, что они в основном скалистые, как Земля, и имеют твердую поверхность, а не слои газа, как те, что окружают Юпитер или Сатурн. Суперземли - наиболее распространенный класс экзопланет, обнаруженных в нашей галактике, но, как ни странно, они отсутствуют в нашей солнечной системе. Несмотря на их название, "суперземля" относится только к размеру и массе, а не к тому, похожи ли эти планеты на Землю в других отношениях.
|
|
|
|
Поскольку суперземли появляются так часто, они дают возможность лучше понять, как формируются и эволюционируют планеты. Многие суперземли вращаются в пределах обитаемых зон своих звезд, где может существовать жидкая вода. Изучая их состав, атмосферы и магнитные поля, ученые раскрывают секреты происхождения планетных систем и признаки условий, которые могут способствовать процветанию жизни в других местах.
|
|
|
|
Моделирование суперземель на Земле
|
|
|
|
Ученые полагают, что вскоре после образования Земли на ней, вероятно, образовался БМО. Этот слой частично или полностью расплавленной породы у основания мантии планеты может влиять на ее магнитное поле, перенос тепла и химическую эволюцию. Поскольку суперземли больше Земли и испытывают гораздо более высокое внутреннее давление, они, скорее всего, будут иметь долговременные БМО, что делает БМО ключевым фактором в понимании внутренней структуры, магнитных полей и обитаемости суперземель.
|
|
|
|
Чтобы воссоздать экстремальные давления внутри суперземель, Накадзима и ее коллеги провели эксперименты с лазерным ударом в лаборатории лазерной энергетики Урочестера в сочетании с квантово-механическим моделированием и моделями эволюции планет. Они сосредоточились на изучении расплавленной породы в условиях, аналогичных тем, которые ожидаются в BMO.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что под таким сокрушительным давлением расплавленная порода в глубинах мантии становится электропроводящей - достаточной для поддержания мощного магнитного поля в течение миллиардов лет. Это говорит о том, что на суперземлях, которые более чем в три-шесть раз превышают размеры Земли, динамо—машины BMO, приводимые в движение расплавленной породой, могут генерировать более сильные и долговечные магнитные поля, чем те, которые создаются ядром Земли, потенциально создавая пригодные для жизни условия по всей галактике.
|
|
|
|
"Эта работа была захватывающей и сложной, учитывая, что мое образование в основном связано с вычислительной техникой, и это была моя первая экспериментальная работа", - говорит Накадзима. "Я очень благодарен моим коллегам из различных областей исследований за поддержку в проведении этой междисциплинарной работы. Я не могу дождаться будущих наблюдений за магнитным полем экзопланет, чтобы проверить нашу гипотезу".
|
|
|
|
Источник
|
