Ukryte głęboko we wnętrzu odległych planet skalistych ogromne oceany magmy mogą pełnić kluczową rolę w ochronie całych światów przed zabójczym promieniowaniem kosmicznym. Najnowsze badania sugerują, że na tzw. superziemiach – planetach większych od Ziemi, lecz mniejszych od lodowych olbrzymów – stopiona skała może generować silne pola magnetyczne, zdolne osłaniać planety przed wysokoenergetycznymi cząstkami i sprzyjać warunkom niezbędnym do rozwoju życia.
Pole magnetyczne Ziemi powstaje dzięki ruchom ciekłego żelaza w jej zewnętrznym jądrze, w procesie zwanym dynamem. To właśnie ta niewidzialna tarcza chroni atmosferę i powierzchnię planety przed wiatrem słonecznym oraz promieniowaniem kosmicznym. Jednak w przypadku większych planet skalistych mechanizm ten może nie działać w ten sam sposób. Modele sugerują, że jądra superziem mogą być całkowicie stałe albo całkowicie płynne, co uniemożliwia wytwarzanie pola magnetycznego analogicznego do ziemskiego.
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Rochester proponuje jednak alternatywne wyjaśnienie. W pracy opublikowanej w czasopiśmie Nature Astronomy badacze, kierowani przez Miki Nakajimę z Wydziału Nauk o Ziemi i Środowisku, wskazują na istnienie tzw. bazalnego oceanu magmy (ang. basal magma ocean, BMO) – głębokiej warstwy stopionej lub częściowo stopionej skały znajdującej się u podstawy płaszcza planety. Według autorów to właśnie ona może stanowić nieoczekiwane źródło planetarnego pola magnetycznego.
Silne pole magnetyczne uznawane jest za jeden z kluczowych czynników sprzyjających zamieszkiwalności planety. Tymczasem większość planet skalistych w Układzie Słonecznym, takich jak Wenus czy Mars, nie posiada dziś globalnych pól magnetycznych, ponieważ ich wnętrza nie spełniają już odpowiednich warunków fizycznych. Superziemie mogą jednak różnić się pod tym względem – ich rozmiary i ekstremalne warunki wewnętrzne sprzyjają powstawaniu dynam zarówno w jądrze, jak i w warstwach magmy, co potencjalnie zwiększa ich zdolność do podtrzymywania życia.
Superziemie to najczęściej wykrywana klasa planet pozasłonecznych w naszej galaktyce, choć paradoksalnie nie występują w Układzie Słonecznym. Są to obiekty skaliste, posiadające stałą powierzchnię, a nazwa odnosi się wyłącznie do ich masy i rozmiaru, nie zaś do podobieństwa do Ziemi. Wiele z nich krąży w tzw. strefach zamieszkiwalnych swoich gwiazd, gdzie teoretycznie możliwe jest istnienie ciekłej wody na ich powierzchniach.
Naukowcy przypuszczają, że również młoda Ziemia posiadała niegdyś bazalny ocean magmy, który z czasem ostygł. W przypadku superziem znacznie wyższe ciśnienia wewnętrzne sprawiają jednak, że takie oceany mogą utrzymywać się przez miliardy lat. Aby zbadać te warunki, zespół Nakajimy przeprowadził eksperymenty z wykorzystaniem impulsów laserowych w Laboratorium Energetyki Laserowej Uniwersytetu w Rochester, uzupełniając je symulacjami kwantowo-mechanicznymi i modelami ewolucji planet.
Badania wykazały, że stopiona skała płaszcza pod ekstremalnym ciśnieniem staje się wystarczająco przewodząca elektrycznie, by podtrzymywać długotrwałe dynamo magnetyczne. Na planetach o masie od trzech do sześciu razy większej niż masa Ziemi takie magmowe dynama mogłyby generować pola magnetyczne silniejsze i trwalsze niż ziemskie, zapewniając skuteczną ochronę przed promieniowaniem.
Odkrycie to otwiera nowy rozdział w badaniach nad wnętrzami planet i ich potencjalną zamieszkiwalnością. Wraz z rozwojem technik obserwacyjnych, które w przyszłości umożliwią bezpośrednie pomiary pól magnetycznych egzoplanet, hipoteza ta może zostać zweryfikowana — a wraz z nią nasze wyobrażenie o tym, gdzie we Wszechświecie mogą istnieć sprzyjające życiu światy.