Сверхземли оказались способны создавать магнитосферу в мантии

Глобальное магнитное поле Земли не только разворачивает стрелку компаса, но и защищает жизнь на планете от смертоносного дождя из заряженных космических частиц. Считается, что его создают токи, возникающие при перемешивании железа и никеля в жидком ядре. Магнитосфера других планет может возникать благодаря другим механизмам, хотя у соседних твердых тел — Венеры и Марса — ее нет. Но как насчет далеких экзопланет — «сверхземель» размерами в несколько раз больше нашей и теоретически тоже способных стать домом для жизни?..

Судя по всему, проблем с глобальным магнитным полем на таких планетах быть не должно. Моделирование показало, что сверхземли могут обладать мощной магнитосферой, которая создается совсем иначе, чем на Земле, — движениями не в ядре, а расплавленных породах магмы. Об этом Франсуа Субиран (François Soubiran) и Баркхард Милитцер (Burkhard Militzer) из Калифорнийского университета в Беркли пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

В мантии типичной сверхземли силикаты находятся при температурах до 10 тысяч градусов и под давлением в десятки миллионов атмосфер. Создать такие условия в лаборатории и изучить поведение пород непросто. Поэтому ученые воспользовались точными компьютерными моделями минералов мантии (кварца, периклаза, постперовскита), чтобы вычислить их свойства при огромных давлении и температуре. И действительно, оказалось, что они приобретают небольшую, в сотню раз слабее жидкого железа, электропроводность.

Тем не менее расчеты показали, что при интенсивном конвективном перемешивании мантии этой электропроводности достаточно, чтобы возникающие токи создавали глобальное магнитное поле. Возможно, аналогичный механизм действовал и на ранней Земле, пока планета еще не слишком остыла, и движения в мантии оставались достаточно активны. На сверхземлях, куда более объемных и охлаждающихся намного медленнее, такая магнитосфера может поддерживаться миллиарды лет.

Субиран и Милитцер подсчитали, что если экзопланета, на которой действует подобный «мантийный» механизм генерации магнитосферы, вращается достаточно быстро и делает полный оборот вокруг своей оси менее чем за двое наших суток, то ее магнитное поле будет упорядоченным и похожим на земное с его двумя полюсами. Более медленное вращение создавало в модели хаотичную магнитосферу.