人類實驗室模擬了超級地球的環境，適宜居住的標準不再唯一？

地球的偉大在於它是一個宜居行星，才能創造出如此幸運的生命。在地球的深處，有一個液態的外核和一個固態的核心，它們彼此反向旋轉。這就產生了發電機效應，產生了地球的行星磁場，也被稱為磁層，這個磁場透過防止地球大氣層消失到太空中來保持我們的氣候穩定。因此，當研究岩石系外行星時，科學家們自然想知道它們是否也有磁層。

不幸的是，在我們能夠測量一顆系外行星的磁場之前，我們不得不根據現有的證據來推斷它們的存在。這正是桑迪亞國家實驗室的研究人員用其Z脈衝功率裝置(PPF)所做的事情。他們與卡耐基科學研究所(Carnegie Institution for Science)的合作伙伴能夠複製“超級地球”的重力壓力，看看它們是否能產生磁場。

當涉及到測量行星的可居住性時，科學家們被迫採取所謂的“低掛的果實”方法。這意味著要尋找類似地球的行星，也就是巖質行星，其稠密的大氣由氮、氧、二氧化碳、甲烷和其他氣體組成。另一個關鍵的考慮因素是行星是否在其母恆星的宜居帶(HZ)內執行。

在這一範圍內執行的行星將經歷足夠溫暖的溫度，以維持其表面的液態水。然而，正如科學家們近年來注意到的，地質活動也是維持地球宜居性的一個主要因素。儘管觀察太陽系外行星的大氣成分將會是第一個方法尋找地外生命的訊號，但是一顆行星的表面可居住表現在許多方面。

近年來，對系外行星的調查已經在3216個系統中發現了不少於4341顆系外行星(還有5742顆候選行星等待確認)。在這些被證實的行星中，有1340顆被確定為岩石行星，質量是地球的許多倍，大小是地球的8倍，因此被命名為“超級地球”。進行這些測量的能力對於建立超級地球內部結構的可靠模型至關重要，超級地球的質量可達地球的8倍。這些結果將對我們解釋觀測資料的能力產生深遠影響。不過擺在科學家們面前的問題是，這些超級行星是否真的與地球類似，具有活躍的地質過程、大氣和磁場。換句話說，這些奇異的、巨大的岩石行星是否像我們所知的那樣能夠維持生命?

Z PPF位於新墨西哥州阿爾布開克市的桑迪亞國家實驗室中心，它依靠特殊的儀器——如多砧裝置、活塞缸和鑽石砧室——來模擬行星內部的高壓和溫度條件。這樣一來，他們就能夠測量系外行星的物理特性，並模擬它們的引力環境。

為了他們的研究，卡耐基/SNL團隊複製了“超級地球”的重力壓力，將相當於巨大重力壓力的物質以近乎瞬間的方式應用到“超級地球”上。這種礦物是岩石行星內部最豐富的物質，曾被用來模擬超級地球的地幔物質。

透過將“超級地球”置於Z機器產生的超高速衝擊波中，研究小組能夠重現代表超級地球內部的壓力。在這種情況下，研究小組發現“超級地球”的熔點非常高，這一發現可能會對超級地球的內部動力學產生嚴重影響。

正如他們在研究中指出的那樣，在特定的熱演化場景下，巨大的岩石行星可能會在演化早期形成熱驅動的地球發電機。然而，當行星內部的冷卻減緩時，這種發電機效應可能會消失，只會由於較輕元素的運動和核心的結晶而重新啟動。

根據他們對“超級地球”內部狀況的分析，該團隊還列出了可能值得進一步研究的七顆行星。這些包括55 Cancri e，開普勒-10 b，開普勒-36 b，開普勒-80 e，開普勒-93 b, CoRoT-7 b，和HD-219134 b。科學家們發現這些行星最可能支援生命，因此被選擇進行進一步研究，因為它們在鐵、矽酸鹽和揮發性氣體方面與地球有相似的比例，此外，內部溫度有利於維持磁場，以保護太陽風。

超級地球已經成為人們關注的焦點，因為它們更大的尺寸和質量意味著它們會產生巨大的引力壓力。因此，這些行星很可能會保持它們的大氣層更長的時間，確保生命有更好的機會出現並進化到更復雜的狀態。

它們巨大的質量也意味著它們內部的壓力和溫度條件更有可能導致地球發電機。正如科學家解釋的那樣，地球和火星之間的對比說明了這是如何運作的。因為火星更小，一開始它的引力場就更弱，然後隨著它的核心迅速冷卻，它失去了磁場，它的大氣層隨後被剝離。

系外行星研究領域在過去幾十年裡突飛猛進，這已經不是什麼秘密了。未來幾年，下一代儀器將被送入太空或在地球上投入使用。預見到這一點，科學家們正在努力開發模型、方法和框架，以實現更快速的特性描述。這些衛星不僅能告訴天文學家他們需要觀察的地方，還能幫助天文學家識別可能表明生命存在的跡象。到目前為止，對地球以外生命的探索一直都很艱難，而且還在繼續，也許以後也會一直如此。但它也會變得更令人好奇！