研究顯示超級地球內部的高溫高壓可能將一些金屬熔化為液態，這種機制有可能導致磁場的產生
北京時間12月4日消息，據國外媒體報道，天文學家們將那些質量比地球大，但是遠小于木星或海王星這樣的氣態巨行星的系外行星類別歸為“超級地球”行列。現在科學家們認為這類系外行星上可能擁有液態金屬的“海洋”以及可以保護生命存在的磁層。
實驗室測試顯示，在超級地球上存在的巨大熱量和壓強狀況下，氧化鎂和其它一些在類地行星地幔中常見的礦物會轉變為液態金屬形態。這項研究將有助于理解超級地球上的環境條件，包括判斷其是否有可能支持生命的存在。
科學家們將一份氧化鎂置于高能激光的照射之下，來模擬一顆質量為地球3~10倍的超級地球類系外行星上的溫度和壓力環境。研究結果發現這種礦物在這種條件下先是轉變為一種具有新型晶體結構的固體物質，隨后便完全轉變成了液態金屬。在那種情況下，這種呈液態的金屬從物理上看就有可能承擔起一種被稱作“發電機”的角色，而這是一顆行星產生磁場的關鍵。
任職于美國卡內基研究院和霍華德大學的地球物理學家斯蒂沃特·麥克威廉姆斯(Stewart McWilliams) 在一封電子郵件中表示：“一般認為行星磁場保護著其上生活的生命，使它們免受宇宙輻射的傷害。而此次我們所發現的便是，可能有比我們預想更多數量的超級地球擁有磁場，其產生的原因是在這些行星的內部的巖石轉變成了金屬液體。這將構成宇宙中生命存在的新環境。
來自加州理工學院的行星科學家大衛·史蒂文森(David Stevenson)表示：“磁場的存在肯定會對生命的演化造成影響。關于磁場的缺失是否會導致生命無法發展，我想這是一個開放性的問題。”他說：“對于一顆類地行星而言，要想產生磁場并不容易，因為核區的傳熱效率較高，熱量很容易向外散失，這降低了對流產生的可能性。因此如果核心是熱的不良導體反而將是最理想的狀態。”
這項發現不但讓目前我們對于行星形成和演化的模型變得更加復雜，同時也讓行星的地幔和地核區域的界限更加模糊。麥克威廉姆斯表示：“行星內部的熔融狀態是非常重要的，對于地球這樣的行星而言，內部的熔融導致了我們身邊的很多現象，包括火山以及地球的磁場。在地球這樣的類地行星演化早期，很有可能整個行星都處于整體的熔融狀態，在其地表形成巖漿洋。甚至在今天，一些超級地球上可能仍然存在著這樣的巖漿洋。”
然而，這項實驗也顯示這些超級地球上的巖漿洋可能是由液態金屬組成的。氧化鎂并非唯一一種對類地行星至關重要的礦物，其他巖石礦物，包括鈣鈦礦和石英在高溫高壓環境下也同樣展示出了相似的狀態轉變。麥克威廉姆斯表示：“它們從我們日常在地球表面看到的那種透明，絕緣的物質，轉變成了導電物質，看上去更像是行星內部的鐵。”
氧化鎂這種礦物已經被人們在計算機模擬和理論模型中研究了數十年之久，然而還從未有人從事過復制超級地球內部環境的實驗。麥克威廉姆斯表示：“要想全面理解一顆行星，我們需要模擬整個系統。這可以通過先進的計算機模型實現，在這一過程中我們可以描述行星磁場的形成機制。下一部要做的就是確認這種模型是否可以驗證我們的這項發現。”有關這項研究的論文已經發表在了本周出版的《科學》雜志上。