Наука Планеты, которые находятся за пределами Солнечной системы и которые по размерам больше Земли, но меньше газовых гигантов, таких как Нептун, могут иметь на поверхности океаны жидкого металла, а также являются обладателями "магнитных экранов", защищающих жизнь.
Внутри таких "суперземель" держатся высокие температуры и высокое давление, а в твердой каменной мантии можно найти оксид магния и другие минералы, которые трансформируются в жидкие металлы, считают ученые. Исследователи хотят понять, какие условия наблюдаются на экзопланетах земного типа, а также то, пригодны ли эти планеты для жизни.
С помощью супермощных лазеров ученые попробовали разбить молекулы оксида магния, чтобы симулировать высокие температуры и повышенное давление экзопланет, которые примерно от 3 до 10 раз больше по массе, чем Земля. Было обнаружено, что чистые керамические минералы вначале становятся твердыми и получают новую кристаллическую структуру, а затем превращаются в жидкий металл. В данном состоянии жидкий металл способен поддерживать феномен под названием "динамо", который отвечает за генерирование магнитных полей.
На что влияют магнитные поля?
"Полагают, что магнитное поле защищает жизнь на поверхности планеты от влияния вредной солнечной радиации - космических лучей. Мы обнаружили, что магнитные поля могут существовать на большем количестве экзопланет, чем мы ожидали. Это связано с трансформацией пород в металлы в глубоких недрах планеты, что создает новую среду для жизни во Вселенной", - сказал геофизик Стюард МакУилльямс (McWilliams) из Университета Говарда в Вашингтоне.
Магнитные поля определенно влияют на то, каким образом эволюционирует жизнь. Пока вопрос остается открытым, препятствует ли отсутствие магнитных полей развитию жизни, сказали ученые. Планете земного типа сложно генерировать магнитное поле, так как высокая теплопроводность материала ядра позволяет ей терять тепло, таким образом, снижая вероятность конвекции.
Это открытие не только усложняет понимание того, каким образом планеты формируются и эволюционируют, но также размывает границы между понятиями ядра и мантии планеты. "Плавление – очень важная вещь для планет. У планет, подобных Земле, плавление приводит к множеству вещей, которые происходят рядом с нами, например, извержениям вулканов и появлению магнитных полей. На самой ранней стадии своего развития поверхности планеты, похожей на Землю, вероятно, полностью покрыты жидкой магмой. Даже сегодня некоторые экзопланеты земного типа, имеют такие океаны магмы", - сказал МакУилльямс.
Эксперименты показали, что океан магмы суперземель, скорее всего, состоит из жидкого метала. Оксид магния – не единственный минерал, важный для планет, подобных Земле, другие твердые материалы, включая перовскит и кварц, также способны проходить подобные трансформации при высоких температурах и давлении. Они превращаются из прозрачных, непроводящих материалов, которые мы можем видеть на поверхности Земли, в проводящие материалы, больше напоминающие железо в глубоких недрах планеты, сказали ученые.
Оксид магния изучался в течение нескольких десятилетий с помощью компьютерных симуляций и теоретических моделей, однако ранее не было проведено экспериментов, которые могли бы воспроизвести условия, существующие внутри суперземель.
"Чтобы действительно понять, что происходит на планете, мы должны смоделировать ее целиком, - сказал МакУилльямс. – Это можно сделать с помощью продвинутых компьютерных кодов. Например, тех, которые описывают формирование магнитного поля планеты".
Что такое Суперземля?
Суперземля – планета, которая обладает массой, превышающей массу Земли, однако ее масса меньше массы газовых гигантов. Экзопланеты могут быть суперземлями независимо от того, на каком расстоянии от родной звезды они находятся. Эти планеты сравнительно малы, и часто их довольно сложно заметить.
В октябре 2012 года была обнаружена самая легкая по массе суперземля, которая всего в 1,13 раз тяжелее нашей планеты. Однако эта планета, несмотря на свою схожесть с Землей по размерам, не может поддерживать приемлемую для нас температуру. На ее поверхности стоит жара в 1200 градусов Цельсия.
