一項(xiàng)最新研究顯示，在一些質(zhì)量遠(yuǎn)超地球的巖質(zhì)系外行星“超級(jí)地球”深處，可能隱藏著巨大的巖漿“海洋”，以一種出乎意料的方式生成強(qiáng)大的行星磁場(chǎng)，從而為潛在的外星生命提供關(guān)鍵防護(hù)。這項(xiàng)由美國(guó)羅切斯特大學(xué)主導(dǎo)的研究認(rèn)為，這些隱秘的巖漿層有望像地球外核一樣，充當(dāng)行星級(jí)“發(fā)電機(jī)”，抵御來(lái)自恒星及宇宙空間的高能輻射與帶電粒子。

在地球內(nèi)部，液態(tài)鐵外核的對(duì)流運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所謂“磁流體發(fā)電機(jī)”（dynamo）過(guò)程，產(chǎn)生并維持地球磁場(chǎng)。然而，對(duì)體積更大、內(nèi)部壓力更高的巖質(zhì)行星而言，它們的鐵核可能已部分或完全固化，或處于不同尋常的物性狀態(tài)，使得傳統(tǒng)意義上的金屬核發(fā)電機(jī)制難以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這意味著，如果沒(méi)有其它機(jī)制介入，許多超級(jí)地球?qū)⑷狈?qiáng)磁場(chǎng)屏障，也就難以維持適宜生命長(zhǎng)期生存的表面環(huán)境。

羅切斯特大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)系副教授中島未來(lái)（Miki Nakajima）及其團(tuán)隊(duì)在發(fā)表于《自然·天文學(xué)》的論文中提出，行星深部一種被稱為“基底巖漿海洋”（basal magma ocean，BMO）的高壓熔融層，或許可以獨(dú)立地維持行星磁場(chǎng)。這一巖漿海洋位于行星地幔底部，處在極端高壓、高溫環(huán)境中。研究顯示，在這樣的條件下，原本被視為絕緣體或弱導(dǎo)體的熔融巖石，其電導(dǎo)率會(huì)顯著提高，足以支撐一個(gè)可以持續(xù)數(shù)十億年的行星級(jí)磁場(chǎng)。

“強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)行星生命的存在至關(guān)重要。”中島指出，但太陽(yáng)系中大多數(shù)類地行星——例如火星和金星——要么已失去全球磁場(chǎng)，要么從未形成穩(wěn)定的磁場(chǎng)，很大程度上是因?yàn)槠浜诵娜狈ψ銐虻膶?duì)流與能量條件。她表示，相比之下，許多超級(jí)地球由于質(zhì)量更大、內(nèi)部壓力更高，不僅有機(jī)會(huì)在核心中維持金屬態(tài)發(fā)電機(jī)，還可能在深部巖漿海洋中附加一套“巖漿發(fā)電機(jī)”，雙重機(jī)制共同提高行星具備宜居性的幾率。

根據(jù)當(dāng)前系外行星觀測(cè)結(jié)果，超級(jí)地球是銀河系中最常見(jiàn)的一類行星：它們的體積通常是地球的數(shù)倍，但又小于海王星等冰巨行星，被普遍認(rèn)為主要由巖石和金屬構(gòu)成，擁有相對(duì)“堅(jiān)實(shí)”的表面，而非厚重的氣體外殼。雖然這類行星并不存在于太陽(yáng)系，但在許多恒星宜居帶內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了超級(jí)地球的身影，它們的表面理論上可存在液態(tài)水，因而長(zhǎng)期被視為尋找地外生命的重要目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)指出，要判斷這些行星是否真正“適居”，磁場(chǎng)強(qiáng)度是與大氣保持、輻射屏蔽能力同等重要的關(guān)鍵指標(biāo)。

為在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)超級(jí)地球深處的極端環(huán)境，中島團(tuán)隊(duì)在羅切斯特大學(xué)激光能源實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了激光沖擊實(shí)驗(yàn)，并輔以量子力學(xué)計(jì)算和行星演化數(shù)值模型?？蒲腥藛T選擇了富含鎂和鐵的氧化物（(Mg，F(xiàn)e)O）等代表性地幔物質(zhì)，通過(guò)強(qiáng)功率激光瞬間加壓加熱樣品，使其承受與超級(jí)地球地幔深部相當(dāng)?shù)膲毫εc溫度，然后測(cè)量其在熔融狀態(tài)下的電導(dǎo)率變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在數(shù)百萬(wàn)個(gè)大氣壓的極端壓力下，熔融巖石可表現(xiàn)出足夠高的電導(dǎo)率，與行星內(nèi)部對(duì)流運(yùn)動(dòng)結(jié)合后，完全可以維持類似地球磁場(chǎng)強(qiáng)度甚至更強(qiáng)的磁場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十億年。

模型推算顯示，體積約為地球三到六倍的超級(jí)地球，最有可能長(zhǎng)期保有這樣的基底巖漿海洋，并由此產(chǎn)生強(qiáng)韌而持久的磁場(chǎng)。研究還指出，與地核發(fā)電機(jī)相比，巖漿發(fā)電機(jī)可能對(duì)合金組分變化不那么敏感，其存在時(shí)間更長(zhǎng)，在行星冷卻演化過(guò)程中能為大氣和表面生命提供更穩(wěn)定的防護(hù)。這為天文學(xué)家在評(píng)估某顆系外行星是否“適宜居住”時(shí)，提供了一個(gè)新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)判據(jù)：即便行星鐵核條件不理想，只要深部巖漿海洋足夠厚、對(duì)流足夠強(qiáng)，照樣可能擁有保護(hù)大氣與生命的磁場(chǎng)。

“這項(xiàng)工作對(duì)我來(lái)說(shuō)既興奮又充滿挑戰(zhàn)，因?yàn)槲业难芯勘尘爸饕抢碚撆c計(jì)算，這是我第一次親自參與高壓實(shí)驗(yàn)?！敝袓u表示，她感謝來(lái)自多個(gè)研究方向的合作者共同完成了這項(xiàng)跨學(xué)科研究，并期待未來(lái)通過(guò)系外行星磁場(chǎng)觀測(cè)來(lái)檢驗(yàn)這一假說(shuō)。隨著天文學(xué)觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)通過(guò)恒星掩食、射電輻射或恒星風(fēng)相互作用信號(hào)推斷超級(jí)地球磁場(chǎng)強(qiáng)度，將為驗(yàn)證“巖漿海洋磁場(chǎng)”機(jī)制提供關(guān)鍵證據(jù)。

論文《極端壓力下（Mg，F(xiàn)e）O 的電導(dǎo)率及其對(duì)行星巖漿海洋的啟示》發(fā)表于2026年1月15日的《自然·天文學(xué)》，進(jìn)一步補(bǔ)全了人類對(duì)行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何塑造磁場(chǎng)與宜居性的認(rèn)識(shí)圖景。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，隨著更多關(guān)于系外行星內(nèi)部與磁場(chǎng)的信息被獲取，我們或許會(huì)發(fā)現(xiàn)：隱匿在行星深處的巖漿“暗海洋”，正悄然為宇宙中潛在的生命世界撐起一層無(wú)形卻至關(guān)重要的保護(hù)傘。