Una investigación ha descubierto que muchos de los 1.500 exoplanetas similares a la Tierra que han sido identificados pueden tener poderosos campos magnéticos que los protegen de la radiación cósmica y favorecen las condiciones para la vida.
Una investigación desarrollada en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) sugiere que los planetas rocosos más grandes que la Tierra tienen fuertes campos magnéticos desde hace miles de millones de años.
Al igual que ocurre en la Tierra, los fuertes campos magnéticos estarían protegiendo a estos planetas de las radiaciones cósmicas y podrían haber favorecido que en ellos germinase alguna forma de vida, informa PhysicsWorld.
Para llegar a esta conclusión, los investigadores utilizaron un láser de ultra alta potencia para recrear las presiones y temperaturas extremas que se encuentran en los núcleos de los planetas similares a la Tierra.
El equipo realizó una serie de experimentos que emulan las condiciones observadas cuando un bloque de hierro desciende hacia el centro del núcleo de una súper Tierra.
Escalada de temperatura
Las presiones obtenidas en este estudio triplicaron las experimentadas por el núcleo interno de la Tierra y de esta forma el equipo descubrió que los campos magnéticos más fuertes emergen en planetas que tienen aproximadamente 1,5 veces el radio y alrededor de cinco veces la masa de la Tierra.
Estas condiciones generan una fuerte escalada de la temperatura entre el núcleo exterior fundido y el manto. Esto, a su vez, impulsa fuertes patrones de convección en el hierro fundido, generando y manteniendo campos magnéticos durante miles de millones de años.
Dado que existen unos 1.500 exoplanetas similares a la Tierra identificados hasta la fecha, estos resultados permiten a los astrónomos determinar mejor cuáles de estos planetas pueden disponer de campos magnéticos sostenibles, en escalas de tiempo que puedan permitir que surja la vida.
Planetas habitables
Se cree que la magnetosfera sería un componente importante de los planetas terrestres habitables, como lo es en la Tierra.
La magnetodinamo de la Tierra se genera en el núcleo externo de hierro líquido convectivo que rodea el núcleo interno de hierro sólido, y es alimentada por el calor latente liberado durante la solidificación del hierro, explican los investigadores en un comunicado.
Con la prominencia de hierro en los planetas terrestres, se requieren propiedades físicas exactas y precisas a presiones y temperaturas extremas, para predecir si poseen o no campo magnético estable.
Una propiedad de primer orden del hierro es el punto de fusión, que convierte a un sólido en líquido. En los ambientes de alta presión y temperatura que se dan en el interior de los planetas, la convección de hierro fundido tiene un perfil de temperatura bien definido, a medida que fluye hacia arriba y hacia abajo.
Curva de fusión
Al mismo tiempo, se sabe que el punto de fusión del hierro depende de su presión, en una relación descrita por la “curva de fusión” del hierro.
La curva de fusión del hierro es fundamental para comprender la estructura interna, la evolución térmica, así como el potencial de las magnetosferas generadas por dínamo, explican los investigadores.
Dentro del núcleo de un planeta, la temperatura y la presión cambian en función de la profundidad: el hierro se solidificará donde la temperatura y la presión se cruzan con la curva de fusión.
Dentro de la Tierra, esta intersección ocurre cerca del centro, lo que da como resultado un núcleo interno sólido y procesos que pueden impulsar una dínamo magnética durante miles de millones de años.
Copos de nieve
Sin embargo, si la intersección ocurre más lejos del centro, la cristalización ocurrirá en un proceso de "arriba hacia abajo", un proceso más parecido a como ocurre la formación de hielo en un lago.
En esas condiciones, se forman “copos de nieve” sólidos de hierro cerca del borde del núcleo, dejando un centro fundido. En este escenario de copos de nieve, no se espera que una dínamo magnética se sostenga por mucho tiempo.
Es el caso, por ejemplo, de planetas que tienen el tamaño de Marte, ya que contienen una gran cantidad de elementos más ligeros en sus núcleos, lo que hace que sea mucho más difícil mantener los campos magnéticos y aleja la posibilidad de vida en estos entornos.
Referencia
Measuring the melting curve of iron at super-Earth core conditions. Richard G. Kraus et al. SCIENCE, 13 Jan 2022, Vol 375, Issue 6577, pp. 202-205.DOI: 10.1126/science.abm1472
