Er zijn ondergrondse oceanen geïdentificeerd op andere werelden ver van de aarde, waar de aanwezigheid van leven wordt vermoed. Een nieuwe studie meldt dat het bestaan van buitenaards leven niet alleen wordt ondersteund door wateroceanen, maar ook door magma-oceanen. Wetenschappers geloven al tientallen jaren dat ons zonnestelsel een typisch voorbeeld is van de planetenstelsels in het heelal, en dat de typen planeten in het heelal in grote lijnen overeenkomen met die in ons zonnestelsel.
De realiteit heeft dit geloof niet eenvoudigweg vernietigd, maar letterlijk verpletterd, aangezien onder de ongeveer zesduizend exoplaneten (planeten in andere planetenstelsels) die voornamelijk in de afgelopen vijftien jaar zijn ontdekt, het bestaan van tientallen onbekende soorten planeten met uiterst indrukwekkende of zelfs exotische kenmerken naar voren is gekomen. Als we bedenken dat het aantal planeten in ons sterrenstelsel alleen al op vele honderden miljarden wordt geschat, terwijl er ook vele honderden miljarden sterrenstelsels in het heelal zijn, mag het vanzelfsprekend zijn dat de lijst met soorten planeten enorm moet zijn.
Tot de soorten exoplaneten behoren de zogenaamde “superaarde” rotsachtige of gasvormige planeten met een grootte van 1,5 tot tien keer die van de aarde, dat wil zeggen kleiner dan de bevroren reuzen van ons zonnestelsel zoals Neptunus. Er wordt aangenomen dat ze grotendeels rotsachtig zijn met een stevig oppervlak en zonder de dikke lagen gas die planeten als Jupiter of Saturnus hebben. Hoewel het het meest voorkomende type exoplaneet in onze Melkweg is, is er geen enkele in ons eigen zonnestelsel. De term ‘superaarde’ verwijst alleen naar hun grootte en massa, niet naar hoe vergelijkbaar ze zijn met de aarde.
Omdat ze zo vaak voorkomen, vormen superaardes een belangrijk ‘venster’ voor het begrijpen van de vorming en evolutie van planeten. Velen bevinden zich in bewoonbare zones rond hun sterren, waar vloeibaar water zou kunnen voorkomen. De nieuwe studie rapporteert dat diep onder het oppervlak van verre rotsachtige ‘superaardes’ zich mogelijk enorme lagen gesmolten gesteente bevinden die een indrukwekkende rol spelen. Deze ‘verborgen reservoirs’ van materie kunnen magnetische velden creëren die sterk genoeg zijn om hele planeten te beschermen tegen kosmische straling en andere hoogenergetische deeltjes.
Op aarde komt het magnetische veld voort uit de beweging van vloeibaar ijzer in de buitenste kern via een proces dat een dynamo wordt genoemd. Maar de grotere rotsachtige planeten werken mogelijk anders. Sommige superaardes kunnen kernen hebben die ofwel volledig vast ofwel volledig vloeibaar zijn, wat hun vermogen om magnetische velden te produceren door dit bekende mechanisme beperkt. In de studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy suggereren onderzoekers van de Universiteit van Rochester in New York een alternatieve bron: een diepe laag gesmolten gesteente die de ‘fundamentele magma-oceaan’ (BMO) wordt genoemd.
Dit idee zou de manier kunnen veranderen waarop wetenschappers de binnenkant van planeten begrijpen en beïnvloeden of ze leven kunnen herbergen. Een sterk magnetisch veld is van cruciaal belang voor het leven, omdat het het oppervlak beschermt tegen schadelijke straling. Veel rotsachtige planeten in ons zonnestelsel, zoals Venus en Mars, beschikken echter niet over dergelijke velden omdat hun kernen niet de juiste fysieke omstandigheden hebben. Omgekeerd kunnen superaardes magnetische velden genereren, niet alleen in hun kern, maar ook in het magma, waardoor de kansen op bewoonbaarheid toenemen. Wetenschappers geloven dat de vroege aarde mogelijk ook een basale magma-oceaan had. Deze laag gesmolten of halfgesmolten gesteente aan de basis van de mantel beïnvloedt het magnetische veld, de warmtestroom en de chemische evolutie van een planeet.
Omdat superaardes groter zijn en een veel hogere interne druk ervaren, is de kans groter dat ze dergelijke gesmolten lagen gedurende zeer lange tijd vasthouden. Magma-oceanen worden daarom beschouwd als cruciaal voor het begrijpen van hun interne dynamiek en potentiële bewoonbaarheid. Om deze extreme omstandigheden te bestuderen, voerden de onderzoekers hoogenergetische laserexperimenten uit in combinatie met kwantummechanische simulaties en modellen van planetaire evolutie. De resultaten toonden aan dat gesmolten gesteente bij zulke hoge druk voldoende geleidend kan worden om miljarden jaren lang een magnetisch veld in stand te houden.
Dit betekent dat superaardes met drie tot zes keer de massa van de aarde sterke en langlevende magnetische velden kunnen genereren via “dynamo’s” in het magma. In feite kunnen deze velden zelfs sterker en stabieler zijn dan die van de aarde, waardoor de kansen op het ondersteunen van leven aanzienlijk toenemen. Dit onderzoek maakt de weg vrij voor toekomstige observaties van magnetische velden in exoplaneten die deze theorie zouden kunnen bevestigen en ons dichter bij het beantwoorden van een grote vraag zouden kunnen brengen: hoe vaak komen bewoonbare omstandigheden in het heelal voor?
