Magneettikenttä suojaa maankaltaisia eksoplaneettoja

Julkaistu: 29.09.2015 / Markus Hotakainen
Eksoplaneettoja

Iso osa tunnetuista eksoplaneetoista kiertää tähteään melko lähellä, jolloin niihin kohdistuu voimakas säteilyvuo ja hiukkasvirta. Olosuhteet ovat tappavan karut elämän synnyn, kehittymisen ja säilymisen kannalta.

Uuden tutkimuksen mukaan pieniä tähtiä kiertävillä maankaltaisilla planeetoilla on kuitenkin magneettikenttä, joka muodostaa suojan avaruuden pommitusta vastaan – samaan tapaan kuin Maalla.

Sen lisäksi, että magneettikenttä suojelee mahdollista elämää, se varmistaa olosuhteiden säilymisen suotuisina. Ilman magneettikenttää tähdestä puhaltava hiukkastuuli raastaisi kaasukehän avaruuteen. Ja vailla kaasukehää planeetta olisi väistämättä kuollut kiertolainen.

Pienimassaiset tähdet ovat maailmankaikkeudessa hyvin yleisiä. Niitä kiertäviä planeettoja on helpompi löytää ja tutkia, koska kulkiessaan tähtensä editse planeetta peittää siitä suuremman osan taakseen – edellyttäen, että se sattuu kulkemaan Maasta katsottuna tähtensä editse. 

Pienet tähdet ovat kuitenkin myös himmeitä, joten niitä ympäröivä elinkelpoinen vyöhyke, jolla kiertävän planeetan pinnalla voi esiintyä nestemäistä vettä, on melko lähellä. 

Silloin mahdolliseen planeettaan kohdistuu voimakas vetovoima, joka voi aiheuttaa pyörimisliikkeen lukkiutumisen: planeetta kääntää aina saman puolen kohti tähteä kuten Kuu kääntää aina saman puolen kohti Maata.

Vetovoima aiheuttaa myös vuorovesivoimia, jotka saavat planeetan sisuksen lämpenemään. Planeetan eri osiin kohdistuva vetovoima vaihtelee hieman, jolloin sen muoto muuttuu kaiken aikaa ja aineen sisäinen kitka vapauttaa lämpöä.

Peter Driscollin johtama tutkijaryhmä kävi selvittämään, miten vuorovesivoimat vaikuttavat planeetan magneettikenttään. Simulaatiossa tarkasteltiin planeettoja, joiden kiertämien tähtien massa vaihteli Auringon massasta kymmenesosaan siitä. 

Aikaisemmin vallitseva käsitys on ollut, että pyörimisliikkeeltään lukkiutuneella planeetalla ei todennäköisesti voi olla suojaavaa magneettikenttää. Näyttää siltä, että olettamus on väärä.

Sen sijaan, että vuorovesivoimat estäisivät magneettikentän muodostumisen, ne ilmeisesti edistävät sen syntyä. Samalla ne parantavat mahdollisuuksia elämän esiintymiselle. 

Syynä on se, että vuorovesivoimien ansiosta planeetan vaippakerros luovuttaa tehokkaammin lämpöä, jolloin ydin jäähtyy. Ja vaikka se tuntuu nurinkuriselta – ainakin osittain sula ydin on magneettikentän perusedellytys – jäähtyminen edesauttaa kentän syntyä.

Tietokonesimulaatioiden perusteella lukkiutuneille planeetoille syntyvä magneettikenttä on myös pysyvä: se säilyy koko planeetan elinajan, joka on miljardeja vuosia. 

"Oli jännittävää nähdä, että vuorovesivoimien aiheuttama kuumentuminen voi itse asiassa pelastaa planeetan, sillä se jäähdyttää ydintä", kertoo tutkimukseen osallistunut Rory Barnes.

Pienet ja vähämassaiset tähdet ovat aktiivisia erityisesti kehityksensä alkuvaiheissa eli olemassaolonsa ensimmäisten vuosimiljardien aikana, joten "magneettikenttiä saattaa esiintyä juuri silloin, kun elämä kaipaa niitä kipeimmin".

Simulaatiot osoittivat myös, että vuorovesivoimien aiheuttama kuumentuminen on voimakkaimmillaan, jos planeetta kiertää elinkelpoisella vyöhykkeellä hyvin pientä tähteä, massaltaan alle puolet Auringosta.

Jos planeetta on alunperin soikealla radalla, vuorovesivoimien ansiosta rata muuttuu ankarimman kuumennuksen aikana yhä pyöreämmäksi. Kun rata on pyöreä eli planeetan etäisyys tähdestään pysyy koko ajan samana, kuumentumista ei enää esiinny.

Tutkimuksesta kerrottiin Washingtonin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrobiology-tiedelehdessä.

Kuva: Danielle Futselaar/SETI Institute