Суперземлі: вчені з'ясували, що ховається в надрах цих планет

Науковці з'ясували, що глибоко всередині суперземель — кам'янистих планет, які за розмірами перевищують нашу планету, — можуть існувати тверді шари, що складаються з мінералів у рідкісних для Землі формах. Результати дослідження опубліковані у науковому журналі AGU Advances.

Ключову роль у будові таких планет відіграє ортосилікат магнію (Mg₂SiO₄) — один із головних будівельних матеріалів скелястих світів. За зростання тиску цей мінерал переходить у шпінельну фазу, яку можна знайти в мантії Землі. За ще більшого тиску утворюються бріджманіт — найпоширеніший мінерал на нашій планеті, що становить більшу частину нижньої мантії, — а також феропериклаз, оксид магнію та заліза з глибинних шарів Землі.

Однак у надрах масивних суперземель тиск сягає таких значень, що Mg₂SiO₄ набуває так званої постшпінельної фази. Як показують розрахунки, саме ця форма мінералу домінує в нижній мантії таких планет.

Відтворити екстремальні умови всередині суперземель у лабораторії практично неможливо, тому науковці застосували комп'ютерне моделювання. Використовуючи метод термодинамічного інтегрування, вони вивчили, як поводиться постшпінельна фаза Mg₂SiO₄ за тиску до 1300 гігапаскалів. Виявилося, що цей мінерал здатен витримувати температури від 9000 до 14000 градусів Цельсія, перш ніж розплавитися. Навіть із додаванням заліза, що ймовірно для більшості масивних кам'янистих планет, він залишається у твердому стані.

Це означає, що багато суперземель, найімовірніше, мають тверді нижні мантії поблизу ядра. Така структура може суттєво впливати на формування глобального магнітного поля, яке захищає планету від космічного випромінювання. Якщо на такій планеті існують умови, придатні для життя, наявність магнітного поля може стати важливим чинником для його розвитку.

Для батьків і студентів, які цікавляться астрономією, це дослідження — ще один крок до розуміння того, як влаштовані світи за межами Сонячної системи. Воно також нагадує, що сучасна наука дедалі частіше покладається на обчислювальні методи, які дозволяють зазирнути туди, куди не можуть дістатися навіть найдосконаліші прилади.