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Von: Andreas S.
Kosmische Strahlung

Magnesiumoxid erzeugt bei großen Exoplaneten Magnetfelder

Jeder große Exoplanet, also ein Gesteinsplaneten der bis zu 14 Mal schwerer als die Erde ist, könnte ein schützendes Magnetfeld besitzen. Neue Experimente amerikanischer Forscher haben gezeigt, dass Magnesiumoxid unter hohen Druck und extremer Hitze flüssig wird und eine elektrische Leitfähigkeiten entwickelt. So könnten alle Super-Erden mit einer gewissen Masse über ein stabiles Magnetfeld verfügen.

Ein Blick in die Versuchskammer.
© E. Kowaluk / U. Rochester

Washington (U.S.A.). Magnesiumoxid ist ein elementarer Bestandteil im Planetenmantel felsiger Planeten. Auf der Erde ist Magnesiumoxid ein festes kristallines Mineral und ein elektrischer Isolator. Amerikanische Forscher haben in einem spektakulärem Experiment gezeigt, dass Magnesiumoxid unter hohen Druck und extremen Temperaturen flüssig wird und elektrische Leitfähigkeiten besitzt. Astronomen gehen davon aus, dass Magnesiumoxid auch im Mantel von Super-Erden vorhanden ist. Dieser Umstand könnte dazu führen, dass das flüssige Magnesiumoxid nicht nur bei der Erzeugung eines Magnetfeldes beteiligt ist, sondern auch bei deren Aufrechterhaltung.

Im Labor haben Steward McWilliams von der Carnegie Institution of Washington und seine Kollegen gezeigt, dass der innere Druck von Super-Erden und die dabei entstehende Hitze ausreicht, um das Magnesiumoxid in eine elektrisch leitende Flüssigkeit zu verwandeln. "Unsere Entdeckung führt zu einer Verwischung der traditionellen Definitionen von Mantel und Kern eines Planeten", berichten die Forscher im Fachmagazin Science. "Sie zeigt uns einen Weg auf, wie junge und heiße Planeten ein Magnetfeld erzeugen und erhalten können."

Bei ihrem Experiment haben McWilliams und seine Kollegen Magnesiumoxid mit hochenergetische Laserpulsen beschossen. Das Mineral wurde so innerhalb von einer milliardstel Sekunde einem 14-Millionenfachen Erddruck und Temperaturen von etwa 50.000 Grad Celsius ausgesetzt. Während dieser Zeit stellten die Forscher fest, dass das Magnesiumoxid nicht nur flüssig wird, sondern auch zu einem elektrischen Leiter.

Das Magnesiumoxid erreichte bei einem Druck von 3,6 Millionen Bar den ersten Phasenübergang, bei dem erste Veränderungen der Kristallstruktur des Minerals messbar wurden. Bei diesem Phasenübergang vergrößerte sich das Volumen und das Magnesiumoxid setzte latente Wärme frei. Die Forscher vermuten, dass dies die innere Struktur und Dynamik, Einfluss auf den Radius und die Masse eines Planeten haben. Viel interessanter ist jedoch der zweite Phasenübergang der bei sechs Millionen Bar erreicht wurde. Unter diesem Druck verliert das Magnesiumoxid die elektrisch isolierende Fähigkeit und wird selbst zu einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit. Der hierfür notwendige Druck könnte im inneren von Super-Erden herrschen und dem dort vorhandenen Magnesiumoxid die elektrisch leitenden Fähigkeiten verleihen, die wiederum dem Planeten zum sogenannten Dynamo-Effekt verhelfen. Dem Aufbau eines schützenden Magnetfeldes.

Ein Magnetfeld ist nach heutigem Stand notwendig, um Leben auf einem Planeten zu ermöglichen. Das Magnetfeld eines Planeten schützt diesen nicht nur vor der hochenergetischen Strahlung des Universums, sondern auch vor dem Teilchenschauer, welcher vom Zentralgestirn ausgeht. Diese Strahlung ist so energiereich, dass sie organische Moleküle sofort zerstören würde.

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