エイリアンの世界の中心部にある結晶は、地球上の大気圧の最大4000万倍、私たちの惑星のコアの圧力よりも10倍も強い圧力の下で形成されます。それらをよりよく理解することは、私たちの銀河の他の場所で生命を探すのに役立ちます。
現在、科学者はこれらの不思議な結晶についてほとんど何も知りません。彼らは、どのように、いつ形成されるか、どのように見えるか、どのように振る舞うかを知りません。しかし、それらの質問への答えは、それらの世界の表面に大きな影響を与える可能性があります-それらが流れるマグマまたは氷で覆われているのか、それともホスト星からの放射線で攻撃されているのか。答えは、これらの惑星が生命を宿す可能性に影響を与える可能性があります。
私たちの太陽系では、惑星は地球や火星のように小さくて岩が多い傾向があるか、土星や木星のように大きくてガス状である傾向があるため、これらの太陽系外惑星の内部は神秘的です。しかし、近年、天文学者は、いわゆる「超地球」-巨大岩石惑星-および「ミニネプチューン」-私たちの太陽系に存在するよりも小さいガス惑星-が私たちの銀河の他の部分でより一般的であることを発見しました。
これらの惑星は、ホストスターからの光のかすかなちらつきとしてしか見ることができないため、それらの多くは不思議なままです。それらは超高密度ですか、それとも超幅ですか？それらの表面は何でできていますか？彼らは磁場を持っていますか？それらの質問への答えは、結局のところ、超高圧コアの岩石と鉄がどのように動作するかに大きく依存しています。
現在の科学の限界
現在、太陽系外惑星に関する私たちの理解は、主に私たち自身の太陽系の惑星について私たちが知っているスケールアップまたはスケールダウンに基づいていると、アメリカの3月の会議でカナダのトロント大学の惑星科学者であるダイアナバレンシアは述べました鉱物物理学者がこれらのエキゾチックな惑星外物質を探索するための物理学会（APS）。
スケールアップのアプローチの問題は、乗算するだけで鉄が地球のコアの圧力の10倍の圧力でどのように動作するかを実際に理解できないことです、と彼女は言った。それらの巨大な圧力で、化学物質の性質は根本的に変化します。
カリフォルニア大学ロサンゼルス校の理論鉱物物理学者であるラース・スティクスリュード氏は、「地球や他の自然界には存在しない超地球の内部に結晶が見つかることを期待している」と語った。これらの極端な材料の特性を計算するための基本的な理論的作業。 「これらは非常に高い圧力でのみ存在する原子のユニークな配置になるでしょう。」
巨大な圧力が原子の結合方法を根本的に変えるので、これらの異なる取り決めが起こると彼はLive Scienceに語った。地球の表面、さらには惑星の奥深くでも、原子は外殻の電子のみを使用してリンクします。しかし、超大気圧では、原子核に近い電子が関与し、材料の形状と特性を完全に変化させます。
そして、それらの化学的性質は惑星全体の振る舞いに影響を与える可能性があります。たとえば、科学者は超地球が多くの熱を閉じ込めることを知っています。しかし、彼らはどれほどかを知りません-そしてその質問への答えはそれらの惑星の火山とプレートテクトニクスに大きな影響を与えます。地球の内部圧力では、軽い元素が鉄のコアと混ざり合い、惑星の磁場に影響を与えます。しかし、それは、より高い圧力では起こらないかもしれません。超地球の物理的なサイズでさえ、その核にある化合物の結晶構造に依存します。
しかし、この種の惑星を私たち自身の太陽系で間近に研究することができないと、科学者はこれらの種類の質問に答えるために基本的な物理計算と実験に頼らなければならない、とバレンシアは言いました。しかし、これらの計算はしばしば自由回答の答えを出します、とStixrudeは言いました。実験は？
「これらの圧力と温度は、私たちが今日持っているほとんどの技術と実験の能力を超えています」と彼は言った。
通常の地球に超地球を構築する
地球では、最も極端な圧力実験では、2つの工業用ダイヤモンドの鋭利な点の間の小さなサンプルを粉砕します。
しかし、それらのダイヤモンドは超地球の圧力に到達するずっと前に粉々になる傾向があるとStixrudeは言った。ダイヤモンドの限界を回避するために、物理学者は、鉱物物理学者のトムダフィーとプリンストン大学の彼のチームが行ったような動的圧縮実験に目を向けています。
これらの実験は、超地球のような圧力を生成しますが、ほんの一瞬です。
「アイデアは、非常に強力なレーザーでサンプルを照射し、そのサンプルの表面を急速に加熱し、プラズマを吹き飛ばすことです」とバレンシアが話したAPSセッションの議長を務めたDuffyはLive Scienceに語った。
突然加熱されたサンプルの一部が表面を吹き飛ばし、サンプルを通過する圧力波を発生させます。
「それは本当にロケット船の効果のようなものだ」とダフィー氏は語った。
含まれるサンプルは小さく、ほぼ平らで、表面積は約1ミリ四方であると彼は言った。そして、すべてがナノ秒の問題で続きます。圧力波がサンプルの後ろに到達すると、全体が粉砕されます。しかし、これらの短いパルスの間の注意深い観察を通して、ダフィーと彼の同僚は、密度と、以前には聞いたことのない圧力下での鉄と他の分子の化学構造さえも理解しました。
未解決の問題はまだたくさんありますが、この分野の知識の状況は急速に変化しています。たとえば、超地球の構造に関する最初の論文（バレンシアが2007年2月にThe Astrophysical Journalでハーバードの大学院生として発表した論文）は、物理学者が私たち自身の惑星内の化学物質に関する新しい情報を入手したため古くなっています。
これらの質問に答えることは重要である、と彼らは遠い異星人の世界がプレートテクトニクス、流れるマグマと磁場のような特徴を持っているかどうか、そしてそれゆえそれらが生命をサポートできるかどうかを教えてくれるので、ダフィーは言った。
