Magmaoceanen beschermen rotsachtige planeten

Diep onder het verharde oppervlak van grote rotsachtige exoplaneten, de zogeheten superaarde categorie, kan zich iets behoorlijk verrassends afspelen. Geen rustig binnenste, maar uitgestrekte oceanen van gloeiend magma die zich als een soort ondergronds energiecentrale gedragen en een krachtig magnetisch veld opwekken. Zo'n veld fungeert als schild tegen kosmische straling en energierijke deeltjes die een ontluikende atmosfeer anders langzaam zouden wegblazen. Het klinkt bijna als sciencefiction, toch schuift nieuw onderzoek in Nature Astronomy van Miki Nakajima en collega's van de Universiteit van Rochester dit scenario nadrukkelijk naar voren.

Van ijzerkern naar magma als dynamo

Op aarde is het verhaal redelijk bekend. Stromingen in de vloeibare buitenkern van ijzer wekken via de zogeheten dynamo een magnetisch veld op. Voor superaarde werelden ligt dat ingewikkelder. Door hun grotere massa kan de kern volledig vastvriezen of juist volledig vloeibaar blijven en in beide gevallen werkt de klassieke aardse dynamo een stuk minder efficiënt. Lange tijd bleef dus de vraag hoe zulke planeten toch een stabiel, langdurig magnetisch veld zouden kunnen volhouden.

Basal magma ocean als verborgen krachtbron

Nakajima en haar team schuiven een alternatief naar voren, een diepe laag gesmolten gesteente aan de onderzijde van de mantel, direct boven de kern, een basal magma ocean. In die laag kan heet, elektrisch geleidend magma in beweging komen en zo zelf een dynamo aandrijven. De simulaties uit het onderzoek laten zien dat zo'n magmalaag niet alleen een veld kan opwekken, maar dat dit veld ook sterk genoeg kan zijn om de hele planeet te omhullen en dat gedurende astronomisch lange tijdschalen. Voor de interne structuur van rotsachtige exoplaneten betekent dit dat we niet meer uitsluitend naar de kern mogen kijken, de mantel speelt ineens een hoofdrol.

Superaardes en leefbaarheid

Superaardes zijn groter dan de aarde maar kleiner dan Neptunus en vermoedelijk voornamelijk rotsachtig met een vaste korst. In onze Melkweg komen ze opvallend vaak voor, in ons eigen zonnestelsel ontbreken ze juist volledig, wat de zaak extra intrigerend maakt. Als zo'n planeet dankzij een basal magma ocean een robuust magnetisch veld heeft, dan wordt de atmosfeer beter beschermd tegen zonnewind en kosmische straling. Nakajima concludeert dat zelfs wanneer de kern zelf geen gunstige omstandigheden biedt voor een dynamo, de mantel via magma nog steeds een beschermend veld kan produceren. Dat impliceert dat het aantal potentieel bewoonbare rotswerelden rond andere sterren mogelijk hoger ligt dan tot nu toe werd aangenomen, wat toekomstige observatiestrategieën direct beïnvloedt.