أظهرت دراسة جديدة أن "محيطات" الصهارة الضخمة قد تكون مخبأة في أعماق بعض الكواكب الصخرية الخارجية "الأرض الفائقة" التي هي أكبر بكثير من الأرض، مما يولد مجالات مغناطيسية كوكبية قوية بطريقة غير متوقعة، وبالتالي توفير حماية أساسية للحياة الفضائية المحتملة. وتعتقد هذه الدراسة التي أجرتها جامعة روتشستر في الولايات المتحدة أنه من المتوقع أن تعمل طبقات الصهارة المخفية هذه مثل "مولدات" كوكبية مثل النواة الخارجية للأرض، حيث تقاوم الإشعاع عالي الطاقة والجسيمات المشحونة القادمة من النجوم والفضاء.
داخل الأرض، تحرك حركة الحمل الحراري للنواة الخارجية للحديد السائل عملية تسمى "الدينامو المغناطيسي الهيدروديناميكي" (دينامو)، الذي يولد ويحافظ على المجال المغناطيسي للأرض. ومع ذلك، بالنسبة للكواكب الصخرية ذات الأحجام الأكبر والضغوط الداخلية الأعلى، قد تكون قلوبها الحديدية صلبة جزئيًا أو كليًا، أو في حالة فيزيائية غير عادية، مما يجعل من الصعب على آلية توليد الطاقة الأساسية المعدنية التقليدية أن تعمل بشكل مستقر. وهذا يعني أنه بدون تدخل آليات أخرى، ستفتقر العديد من الكواكب الأرضية الفائقة إلى حاجز المجال المغناطيسي القوي، مما يجعل من الصعب الحفاظ على بيئة سطحية مناسبة لبقاء الحياة على المدى الطويل.
اقترح ميكي ناكاجيما، الأستاذ المشارك في قسم علوم الأرض والبيئة بجامعة روتشستر، وفريقه في ورقة بحثية نشرت في مجلة Nature Astronomy أن الطبقة المنصهرة عالية الضغط الموجودة في أعماق الكوكب والتي تسمى "محيط الصهارة القاعدية" (BMO) قد تكون قادرة على الحفاظ بشكل مستقل على المجال المغناطيسي للكوكب. يقع محيط الصهارة هذا في الجزء السفلي من عباءة الكوكب في بيئة شديدة الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة. تظهر الأبحاث أنه في ظل هذه الظروف، فإن الموصلية الكهربائية للصخور المنصهرة، والتي كانت تعتبر في الأصل عازلًا أو موصلًا ضعيفًا، تزداد بشكل كبير بما يكفي لدعم مجال مغناطيسي على نطاق كوكبي يمكن أن يستمر لمليارات السنين.
"المجالات المغناطيسية القوية ضرورية لوجود الحياة الكوكبية." أشار ناكاجيما إلى أن معظم الكواكب الأرضية في النظام الشمسي - مثل المريخ والزهرة - إما فقدت مجالاتها المغناطيسية العالمية أو لم تشكل مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا أبدًا، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى افتقار قلوبها إلى ظروف الحمل الحراري والطاقة الكافية. وقالت إنه بالمقارنة، ونظرًا لكتلتها الأكبر وضغطها الداخلي العالي، فإن العديد من كواكب الأرض الفائقة ليس لديها الفرصة للحفاظ على مولد معدني في القلب فحسب، بل قد تربط أيضًا مجموعة من "مولدات الصهارة" في محيط الصهارة العميق. تعمل الآليات المزدوجة معًا على زيادة احتمال أن يصبح الكوكب صالحًا للسكن.
وفقًا لملاحظات الكواكب الخارجية الحالية، فإن الكواكب الأرضية الفائقة هي النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب في درب التبانة: فهي عادةً ما تكون أكبر بعدة مرات من حجم الأرض، ولكنها أصغر من عمالقة الجليد مثل نبتون. يُعتقد عمومًا أنها تتكون أساسًا من الصخور والمعادن، ولها أسطح "صلبة" نسبيًا بدلاً من قذائف غازية سميكة. وعلى الرغم من عدم وجود مثل هذه الكواكب في النظام الشمسي، فقد تم العثور على كواكب أرضية فائقة في المناطق الصالحة للسكن للعديد من النجوم. من الناحية النظرية، يمكن أن يتواجد الماء السائل على أسطحها، لذلك تم اعتبارها منذ فترة طويلة هدفًا مهمًا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. وأشار فريق البحث إلى أنه للحكم على ما إذا كانت هذه الكواكب "صالحة للحياة" حقا، فإن قوة المجال المغناطيسي تعد مؤشرا رئيسيا لا يقل أهمية عن صيانة الغلاف الجوي وقدرات الحماية من الإشعاع.
من أجل إعادة إنتاج البيئة القاسية الموجودة في أعماق الأرض الفائقة في المختبر، أجرى فريق ناكاجيما تجارب صدمة الليزر في مختبر طاقة الليزر بجامعة روتشستر، مكملة بحسابات ميكانيكية الكم والنماذج العددية لتطور الكواكب. اختار الباحثون مواد تمثيلية للوشاح، مثل الأكاسيد الغنية بالمغنيسيوم والحديد ((Mg, Fe)O)، واستخدموا أشعة ليزر عالية الطاقة لضغط العينات وتسخينها على الفور، مما يجعلها تتحمل الضغط ودرجات الحرارة المماثلة لتلك الموجودة في الوشاح العميق للأرض الفائقة، ثم قاموا بقياس تغيرات موصليتها في الحالة المنصهرة. تظهر النتائج التجريبية أنه في ظل الضغوط الشديدة لملايين الغلاف الجوي، يمكن للصخور المنصهرة أن تظهر موصلية كهربائية عالية بما فيه الكفاية، وعندما تقترن بحركة الحمل الحراري الداخلية للكوكب، يمكنها الحفاظ على مجال مغناطيسي مماثل أو أقوى من المجال المغناطيسي للأرض لمليارات السنين.
تظهر التوقعات النموذجية أن الأرض العملاقة التي يبلغ حجمها حوالي ثلاثة إلى ستة أضعاف حجم الأرض من المرجح أن تحافظ على مثل هذا المحيط من الصهارة في الطابق السفلي لفترة طويلة وتولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا وطويل الأمد. وأشارت الدراسة أيضًا إلى أنه بالمقارنة مع المولد الأساسي، قد يكون مولد الصهارة أقل حساسية للتغيرات في تكوين السبائك، ويستمر لفترة أطول، ويوفر حماية أكثر استقرارًا للغلاف الجوي والحياة السطحية أثناء تبريد الكوكب وتطوره. يوفر هذا لعلماء الفلك معيارًا جديدًا للبنية الداخلية عند تقييم ما إذا كان الكوكب الخارجي "صالحًا للسكن": حتى لو كانت الظروف الأساسية الحديدية للكوكب ليست مثالية، طالما أن محيط الصهارة العميق سميك بما فيه الكفاية والحمل الحراري قوي بما فيه الكفاية، فقد يظل لديه مجال مغناطيسي لحماية الغلاف الجوي والحياة.
"هذا العمل مثير ومليء بالتحديات بالنسبة لي، لأن خلفيتي البحثية تتركز أساسًا في النظرية والحساب، وهذه هي المرة الأولى التي أشارك فيها شخصيًا في تجارب الضغط العالي." وقالت ناكاجيما إنها ممتنة للمتعاونين من اتجاهات بحثية متعددة لاستكمال هذا البحث متعدد التخصصات، وتتطلع إلى اختبار هذه الفرضية من خلال عمليات رصد المجال المغناطيسي للكواكب الخارجية في المستقبل. ومع تقدم تكنولوجيا الرصد الفلكي، فإن استنتاج قوة المجال المغناطيسي للأرض الفائقة من خلال الاحتجاب النجمي أو الإشعاع الراديوي أو إشارات تفاعل الرياح النجمية في المستقبل سيوفر دليلا رئيسيا للتحقق من آلية "المجال المغناطيسي لمحيط الصهارة".
تم نشر الورقة البحثية بعنوان "موصلية (Mg، Fe) O تحت ضغط شديد وآثارها على محيطات الصهارة الكوكبية" في مجلة "Nature Astronomy" في 15 يناير 2026، والتي تكمل فهم البشرية لكيفية تشكيل البنية الداخلية للكواكب للمجالات المغناطيسية وقابلية السكن. يعتقد فريق البحث أنه مع الحصول على مزيد من المعلومات حول المجال الداخلي والمغناطيسي للكواكب الخارجية، قد نجد أن "المحيط المظلم" من الصهارة المختبئ في أعماق الكوكب يوفر بهدوء مظلة واقية غير مرئية ولكنها حاسمة لعوالم الحياة المحتملة في الكون.