¿Podría la dinámica interior superior de la Tierra determinar la escala de habitabilidad?

La nueva investigación dirigida por Yingwei Fei de la Universidad Carnegie proporciona un marco para comprender las partes internas de la súper Tierra (exoplanetas rocosos de 1,5 a 2 veces el tamaño de nuestro planeta original) y es un requisito previo para evaluar su potencial de habitabilidad. Los planetas de este tamaño se encuentran entre los más abundantes en los sistemas de exoplanetas. El artículo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza.

Aunque las observaciones de la composición atmosférica de los exoplanetas serán la primera forma de buscar huellas dactilares de vida fuera de la Tierra, muchos aspectos de la viabilidad de la superficie del planeta están influenciados por lo que sucede debajo de la superficie del planeta, y aquí es donde la larga experiencia del investigador de Carnegie en Características del material rocoso bajo Temperatura máxima «Las presiones están llegando», dijo Richard Carlson, director del Laboratorio Planetario y de la Tierra.

En la Tierra, la dinámica interna y la estructura del manto de silicato y el núcleo mineral impulsan las placas tectónicas, generando la geodinamo que alimenta nuestro campo magnético y nos protege de peligrosas partículas ionizantes y rayos cósmicos. La vida tal como la conocemos sería imposible sin esta protección. Asimismo, la dinámica interna y la estructura superplanetaria darán forma a las condiciones de la superficie del planeta.

Con los emocionantes descubrimientos de una variedad de exoplanetas rocosos en las últimas décadas, ¿los planetas terrestres gigantes más masivos son capaces de crear condiciones favorables para que la vida surja y prospere?

Saber qué está sucediendo debajo de la superficie de la súper Tierra es crucial para determinar si un mundo distante es capaz de albergar vida. Pero las duras condiciones del interior de la súper-Tierra desafían la capacidad de los investigadores para explorar las propiedades físicas de los minerales potencialmente presentes allí.

Aquí es donde entra en juego la tradición basada en el laboratorio.

Durante décadas, los investigadores de Carnegie han sido pioneros en la recreación de las condiciones internas de los planetas al colocar pequeñas muestras de material bajo enormes presiones y altas temperaturas. Pero a veces estas tecnologías alcanzan sus límites.

“Para construir modelos que nos permitan comprender la dinámica interna y la superestructura de la Tierra, necesitamos poder tomar datos de muestras que se aproximen a las condiciones que se pueden encontrar allí, que pueden superar 14 millones de veces la presión atmosférica, ”Fei explicó. «Sin embargo, seguimos enfrentándonos a limitaciones cuando se trata de crear estas condiciones en el laboratorio».

Se produjo un gran avance cuando el equipo, incluidos Asma Boujibar de la Universidad Carnegie y Peter Driscoll, junto con Christopher Siegel, Joshua Townsend, Chad McCoy, Luke Schollenberger y Michael Furnish de Sandia National Laboratories, obtuvieron acceso a los pulsos magnéticos más poderosos del mundo. Una máquina de generación de energía (Sandia Pulsed Power Facility Z) para electrocutar directamente una muestra de alta densidad de Bridgmanita, el silicato de magnesio de alta presión que se cree que prevalece en los mantos planetarios rocosos, para exponerla a Condiciones extremas Relacionado con la parte interior de la super-Tierra.

Una serie de experimentos de ondas de choque ultrarrápidas en el supermanto representativo de la Tierra proporcionó mediciones de densidad y temperatura de fusión que serán fundamentales para explicar las masas y radios observados de las superplantas.

Los investigadores encontraron que bajo las presiones que representan el interior de las súper Tierras, la bridgmanita tiene un punto de fusión muy alto, lo que tendrá importantes implicaciones para la dinámica interna. Bajo ciertos escenarios de evolución térmica, dicen, los planetas rocosos masivos pueden tener una geodinamo propulsada térmicamente al principio de su evolución, y luego perderla durante miles de millones de años a medida que el enfriamiento se ralentiza. El geodinamo sostenible finalmente se puede reiniciar con el movimiento de elementos más ligeros a través de la cristalización del núcleo interno.

«La capacidad de realizar estas mediciones es fundamental para desarrollar modelos fiables de la estructura interna de la super-Tierra de hasta ocho veces la masa de nuestro planeta», añadió Faye. «Estos resultados tendrán un efecto profundo en nuestra capacidad para interpretar los datos de seguimiento».