В недрах массивных каменистых экзопланет, называемых суперземлями, могут скрываться обширные слои расплавленной породы. Новое исследование показывает, что эти магматические океаны способны генерировать мощные магнитные поля, способные защищать планеты от космического излучения и высокоэнергетических частиц.
![]()
Фото из открытых источников / © GigaChat
На Земле магнитное поле возникает в результате движения жидкого внешнего ядра — этот процесс называют динамо-эффектом. Однако у более крупных каменистых планет ядро может быть либо твёрдым, либо полностью жидким, что ограничивает привычные механизмы генерации магнитосферы. В статье, опубликованной в Nature Astronomy, учёные из Рочестерского университета предложили альтернативный источник возникновения магнитного поля: глубинный слой расплавленной породы, или базальный магматический океан.
«Сильное магнитное поле очень важно для жизни на планете», — говорит доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде Мики Накадзима. «Но у большинства планет земной группы в Солнечной системе, таких как Венера и Марс, его нет, потому что в их ядрах нет необходимых физических условий для формирования магнитного поля. Однако суперземли могут генерировать динамо-машины в своих ядрах и/или магме, что повышает их пригодность для жизни».
Суперземли — это планеты, превышающие Землю по массе и размеру, но уступающие ледяным гигантам вроде Нептуна. В отличие от газовых гигантов, они имеют твёрдую поверхность и состоят преимущественно из каменистых пород. В Солнечной системе таких планет нет, однако именно суперземли чаще всего встречаются среди обнаруженных экзопланет. Данный термин обозначает только физические параметры, а не сходство с Землёй по другим характеристикам.
Изучение суперземель особенно важно, поскольку многие из них находятся в обитаемых зонах своих звёзд, где возможно существование жидкой воды. Анализ их структуры, атмосферы и магнитных полей позволяет лучше понять эволюцию планетных систем и условия, благоприятные для жизни.
Учёные предполагают, что на ранних этапах истории Земля тоже могла обладать базальным магматическим океаном. Такие слои расплавленных пород в основании мантии способны влиять на магнитное поле, тепловой поток и химическую эволюцию планеты. У суперземель, испытывающих гораздо большее внутреннее давление, эти расплавленные слои могут сохраняться значительно дольше, что заставляет ученых исследовать их внутреннюю динамику и потенциальную обитаемость.
Для проверки своей гипотезы Накадзима и её коллеги провели эксперименты с лазерным ударом в Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета. В сочетании с квантово-механическим моделированием и моделями эволюции планет это позволило изучить поведение расплавленной породы при экстремальных давлениях, характерных для молодых планет.
Результаты исследования показали, что при высоком давлении расплавленная порода в глубинах мантии становится достаточно электропроводной, чтобы поддерживать магнитное поле миллиарды лет. Это означает, что суперземли размером в 3–6 раз больше Земли могут обладать мощными и устойчивыми магнитосферами, возможно, даже более сильными, чем у нашей планеты. Такие условия повышают шансы на существование жизни.
