Er der liv på superjorder? Svaret kunne ligge i deres kerne

Klippeplaneter større end vores egen, såkaldte superjorder, er overraskende rigelige i vores galakse, og stå som de mest sandsynlige planeter til at være beboelige. At få en bedre idé om deres indre strukturer vil hjælpe med at forudsige, om forskellige planeter er i stand til at generere magnetiske felter - menes at være befordrende for, at liv kan overleve.

Atmosfærisk vand er blevet opdaget af europæiske videnskabsmænd på en planet 124 lysår væk fra os. Det er muligt, at skyer dannes og endda regn falder på denne fjerne verden, døbt K2-18 b. Planeten ligger inden for det, astronomerne kalder den beboelige zone, med en temperatur, der kunne tillade livet at trives der.

Klippeplaneten er otte gange jordens masse og kendt som en superjord. Dette er navnet givet til planeter mellem Jorden og Neptuns størrelse. "Superjord er faktisk den mest almindelige type planet i vores galakse, " sagde Dr. Ingo Waldmann, ekstrasolar planet explorer ved University College London, Storbritannien, en af ​​de videnskabsmænd, der rapporterede om eksistensen af ​​den vandige verden K2-18 b. Super-Jorden er også mulige boliger for fremmede liv.

Den første planet, der kredser om en aktiv stjerne ud over vores eget solsystem, blev opdaget i 1995. Siden da, Kepler-rumteleskopet har øget opdagelseshastigheden, med 4, 000 sådanne exoplaneter nu kendt. I første omgang, store gasgiganter nær deres stjerner, 'varme Jupiters, " virkede mest almindelig, men efterhånden som flere og flere superjorde hobede sig op, videnskabsmænd blev forvirrede over deres overflod.

"De tidlige fundne exoplanetsystemer var de simple, med en varm Jupiter, der går rundt om en stjerne. Vi forventede ikke rigtig noget som superjorder, men så begyndte de at dukke op, " sagde Dr. Waldmann. "Vi ved så godt som ingenting om superjorder i øjeblikket, fordi de ikke eksisterer i vores eget solsystem."

Alsidig

De fleste af disse mystiske planeter bliver opdaget, når de passerer foran små stjerner og får stjernelyset til at dæmpe. Fra dette, forskere kan beregne planetens masse og radius, og beviserne tyder på, at disse verdener er utroligt forskellige i deres sammensætning.

"Super-jorde kan virkelig være alle mulige ting, " sagde Dr. Waldmann. Han giver eksemplet med 55 Cancri e, en planet med et lavahav ved temperaturer varme nok til at smelte jern, og Gliese 1214 b, som er en potentiel havplanet, der hovedsageligt består af vand. Forskere udleder, hvilke molekyler der er i en planets atmosfære ved at studere stjernelys, når det passerer igennem.

Det er langt sværere at vide, hvad der foregår inde i disse fjerne planeter. "Vi kan se på stjernens overflade for at få hints om kemien og sammensætningen af ​​en planet, som giver os hints om, hvor meget jern eller silicium der kan være i en planet, " sagde Dr. Razvan Caracas, planetmineralolog ved École Normale Supérieure de Lyon i Frankrig.

Dette er vigtigt, fordi alt efter om der er en solid kerne, måske lavet af nikkel eller nikkel og jern, og en ydre kerne af flydende metal, en planet kan have eller måske ikke have et magnetfelt. Jordens magnetfelt holder det meste af solens stråling væk fra os ved at afbøje en strøm af ladede partikler, så de ikke når vores planets overflade. Forskere mener, at denne form for afskærmning ville være nødvendig for, at liv kan opstå andre steder.

Dr. Caracas overvågede et projekt kaldet ABISSE, som kørte computersimuleringer af forskellige jern-nikkel-blandinger ved ekstremt høje tryk for at se, hvordan de opførte sig. Det er de metaller, der sandsynligvis sidder i kernen af ​​superjorden, men det er uklart, om jern og nikkel ville blandes sammen, adskilles i forskellige lag eller bliver flydende ved de intense tryk inde i store planeter.

Ved at forstå typen af ​​kernestruktur, der kan opstå fra proportioner af nikkel og jern, forskere håber at forstå, hvad der kunne ske inde i superjorden baseret på, hvad vi finder ud af om deres kemiske sammensætning.

Beskyttelse

"To kerner kan opføre sig forskelligt, og den ene har måske et magnetfelt og den anden ville ikke, " forklarede Dr. Caracas. "Et stærkere magnetfelt giver dig bedre beskyttelse på overfladen mod solens stråler, og det betyder, at du kan lave organiske molekyler, der er mere komplekse."

Dr. Guillaume Fiquet, en eksperimentel fysiker ved CNRS og Sorbonne University i Paris, Frankrig, forsøger også at forstå super-Jordens interiører gennem et projekt kaldet PLANETDIVE. "Når folk taler om planeternes beboelighed, dette er ofte relateret til tilstedeværelsen af ​​et magnetfelt, som i sig selv er relateret til at have en slags metallisk kerne eller i det mindste ledende materiale (i kraftig bevægelse), " han sagde.

Han undersøger, hvordan materialer som jern opfører sig under pres inde i superjorden, som kan være op til 1 terapascal, tre gange trykket i Jorden. Dette klemmer atomer sammen og kan ændre materialers egenskaber, hvilket betyder, at vores viden om, hvordan de opfører sig på Jorden, muligvis ikke gælder for exoplaneter.

"Exoplaneter kan være større planeter end Jorden, hvilket betyder, at trykket og temperaturerne kan være meget højere, " Dr. Fiquet sagde, "Det tvinger os til at forsøge at udvikle nye værktøjer til at få adgang til specielle tilstande af stof, som vi ikke kender endnu."

Dr. Fiquet kaster lys over dette mysterium ved at genskabe de høje temperaturer og ekstreme tryk, der kan ligge i hjertet af disse eksotiske planeter. Han gør dette i forsvindende små skalaer, affyre kraftige lasere mod små metaldetaljer eller klemme dem mellem mikroskopiske diamantambolte.

Denne eksperimentelle opsætning har hjulpet ham med at tegne smeltekurver for elementer som jern, der sandsynligvis sidder i kernen af ​​superjord under intenst pres. Disse kan derefter bruges til at forfine de materialeegenskaber, som videnskabsmænd bruger til at udlede, hvad der foregår i superjordens indre og i sidste ende vide mere om deres kemiske sammensætning i massevis, siger Dr. Fiquet.

I mellemtiden Dr. Waldmann leder forskning for at hjælpe astronomer med at håndtere superjorddata fra fremtidige exoplanetopdagelser ved hjælp af kunstig intelligens (AI). Vi har brug for AI, sagde Dr. Waldmann, "fordi alle disse data er ekstremt svære at analysere, og vi vil blive strakt til grænsen af, hvad der er muligt at gøre i hånden."

Superjord er de bedste kandidater til eksistensen af ​​udenjordisk liv. Hans AI, udviklet gennem ExoAI-projektet, vil hjælpe astronomer med at fortolke observationer af kemikalier i en exoplanets atmosfære, for eksempel, og fortæl dem, om en superjord er interessant for videre studier eller ej.

"Det er den hellige gral, " Dr. Waldmann tilføjede. "At finde kemiske signaturer i atmosfæren af ​​en superjord på grund af liv. Forhåbentlig vil vi i de næste par år, eller årtier."