Способны ли суперземли создавать условия, благоприятные для возникновения и процветания жизни, - это изучают исследователи из Университета Карнеги, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Communications.
Новое исследование, проведенное Инвэем Фэем из Карнеги, дает основу для понимания недр суперземли - скалистых экзопланет, которые в 1,5–2 раза больше нашей родной планеты, - что является предпосылкой для оценки их потенциала для обитаемости. Планеты такого размера являются одними из самых распространенных в экзопланетных системах.
«Хотя наблюдения за составом атмосферы экзопланеты будут первым способом поиска признаков жизни за пределами Земли, многие аспекты обитаемости планеты зависят от того, что происходит под поверхностью планеты», - пояснил директор лаборатории Земли и планет Ричард Карлсон.
На Земле внутренняя динамика и структура силикатной мантии и металлического ядра приводят в движение тектонику плит и создают геодинамо, которое питает наше магнитное поле и защищает нас от опасных ионизирующих частиц и космических лучей. Как мы знаем, без этой защиты жизнь была бы невозможна. Точно так же внутренняя динамика и структура суперземли будут определять состояние поверхности планеты.
Благодаря захватывающим открытиям разнообразия скалистых экзопланет в последние десятилетия ученые задаются вопросом: способны ли гораздо более массивные суперземли создавать условия, благоприятные для возникновения и процветания жизни? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, что происходит под поверхностью суперземли, исследовать материальные свойства минералов, которые могут там существовать.
На протяжении десятилетий исследователи Карнеги были лидерами в воссоздании условий планетных недр, помещая небольшие образцы материала под огромное давление и высокие температуры. Но иногда даже эти методы достигают своих ограничений.
«Чтобы построить модели, которые позволят нам понять внутреннюю динамику и структуру суперземли, мы должны иметь возможность брать данные из образцов, которые приблизительно соответствуют реальным условиям и которые могут превышать атмосферное давление в 14 миллионов раз, - объяснил Фэй. - Однако мы продолжали сталкиваться с ограничениями, когда дело касалось создания таких условий в лаборатории».
Прорыв произошел, когда команде, в которую входили Асмаа Буджибар и Питер Дрисколл из Карнеги, а также Кристофер Сигл, Джошуа Таунсенд, Чад Маккой, Люк Шуленбургер и Майкл Ферниш из Sandia National Laboratories, был предоставлен доступ к самым мощным в мире магнитным ресурсам - управляемой импульсной силовой установке (Z Pulsed Power Facility Sandia) для прямого удара по высокоплотному образцу бриджманита - силиката магния высокого давления, который, как полагают, преобладает в мантии каменистых планет, - чтобы подвергнуть его воздействию экстремальных условий, характерных для недр суперземли.
Серия экспериментов с сверхскоростной ударной волной на репрезентативном материале мантии суперземли обеспечила измерения плотности и температуры плавления, которые будут иметь фундаментальное значение для интерпретации наблюдаемых масс и радиусов суперземель.
Исследователи обнаружили, что под давлением, характерным для недр суперземли, бриджманит имеет очень высокую температуру плавления, что может иметь важные последствия для внутренней динамики. Они говорят, что при определенных сценариях термической эволюции массивные каменистые планеты могут иметь геодинамо, обусловленное термическим воздействием, на ранних этапах своей эволюции, а затем терять его на миллиарды лет, когда охлаждение замедляется. Устойчивое геодинамо в конечном итоге может быть возобновлено движением более легких элементов через кристаллизацию внутреннего ядра.
«Возможность проводить эти измерения имеет решающее значение для
разработки надежных моделей внутренней структуры суперземли,
масса которой до восьми раз превышает массу нашей планеты, -
добавил Фэй. - Эти результаты окажут глубокое влияние на нашу
способность интерпретировать данные наблюдений».
[Фото: ru.123rf.com/profile_archangel80889]
