超级地球是否能够创造有利于生命兴旺的条件？

该图显示了静态高压合成技术与动态方法的组合如何使研究人员能够在极端条件下模拟超级地球内部，探索被认为主要存在于岩石行星地幔中的硅酸镁布里奇锰矿。

卡内基（Carnegie）的英伟菲（Yingwei Fei）领导的新研究提供了一个框架，用于了解超级地球的内部结构-岩石系外行星的体积是我们祖先星球的1.5至2倍-这是评估其可居住性潜力的先决条件。这种大小的行星是系外行星系统中数量最多的行星。该论文发表在自然通讯上。

“尽管观测系外行星的大气成分将是寻找地球以外生命特征的第一条途径，但行星表面可居住性的许多方面都受到行星表面下发生的事情的影响，这就是卡耐基研究人员长期以来对行星活动特性的专长。极端温度和压力下会进入岩石材料。”地球与行星实验室主任Richard Carlson解释说。

在地球上，硅酸盐地幔和金属芯的内部动力学和结构驱动板块构造，并产生地发电机，它为我们的磁场提供动力，并保护我们免受危险的电离粒子和宇宙射线的伤害。我们知道，没有这种保护，生活是不可能的。同样，超级地球的内部动力学和结构将影响行星的表面状况。

近几十年来，在令人兴奋的岩石系外行星发现中，是否有质量更高的超级地球能够创造出有利于生活的生命和繁荣的条件？

了解超地球表面下发生的事情对于确定遥远的世界是否有能力维持生命至关重要。但是，超地球质量行星内部的极端条件挑战了研究人员探究那里可能存在的矿物的物质特性的能力。

那就是基于实验室的模仿出现的地方。

科学家使用基于实验室的技术探测系外行星内部状况的图示。

几十年来，卡耐基大学的研究人员一直是通过将小样本材料置于巨大压力和高温下来重塑行星内部条件的领导者。但是有时甚至这些技术也达到了它们的局限性。

“为了建立模型，使我们能够了解超级地球的内部动力学和结构，我们需要能够从近似于那里发现条件的样本中获取数据，可能超过1400万倍大气压，费飞解释道。“但是，在实验室中创建这些条件时，我们一直面临着局限性。”

当包括卡耐基的Asmaa Boujibar和Peter Driscoll在内的团队以及克里斯托弗·斯格尔（Christopher Seagle），约书亚·汤森（Joshua Townsend），查德·麦科伊（Chad McCoy），卢克·舒伦伯格（Luke Shulenburger）和桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）的迈克尔·弗尼什（Michael Furnish）一起获得了世界上最强大的，磁力驱动的脉冲脉冲时，就取得了突破动力机械（Sandia的Z脉冲动力设备）直接冲击高浓度的水辉石样品（一种高压硅酸镁，据信在岩石行星的地幔中占主导地位），以便使其暴露于与超级地球的内部。

在代表性的超地球地幔材料上进行的一系列超高速冲击波实验提供了密度和融化温度测量值，这对于解释观测到的超地球质量和半径至关重要。

研究人员发现，在代表超地球内部的压力下，桥锰矿具有很高的熔点，这对内部动力学具有重要意义。他们说，在某些热演化情况下，巨大的岩石行星可能在其演化的早期就具有热驱动的地发电机，然后在冷却变慢的数十亿年中失去它。持久的土工发电机最终可能会通过较轻的元素通过内芯结晶运动而重新开始。

Fei补充说：“进行这些测量的能力对于开发高达地球质量八倍的超级地球内部结构的可靠模型至关重要。”“这些结果将对我们解释观测数据的能力产生深远影响。”

参考：Feiwei Fei，Christopher T.Seagle，Joshua P.Townsend，Chad A.McCoy，Asmaa Boujibar，Peter Driscoll，Luke Shulenburger和Michael D.Furnish于2月9日发表的题为“通过将布里奇锰铁矿的冲击压缩确定为MgSiO3的熔融和密度确定为1254GPa”的演讲。 2021年，《自然通讯》。DOI：
10.1038 / s41467-021-21170-y

该项目得到了卡内基创投基金和美国国家科学基金会的部分支持。

Z基础科学计划使该项目成为可能。