News | 22.11.2012 | Drucken | Teilen

Exoplaneten

Besitzen Supererden flüssige Metalloxide?

Ein erdähnlicher Gesteinsplanet
© ESO / Luís Calçada

Die ersten Magnetfelder großer erdähnlicher Planeten stammen möglicherweise nicht aus ihrem Metallkern, sondern aus dem Magmaozean ihres Mantels. Ein internationales Team um R. Steward McWilliams von der Carnegie Institution in Washington entdeckte, dass Magnesiumoxid, ein wichtiger Bestandteil des Erdmantels, unter hohen Drücken schmilzt und elektrisch leitend wird. Mit einem Laser erzeugten sie Schockwellen in dem Mineral und beobachteten, wie sich dessen Eigenschaften unter diesen Bedingungen veränderten. Ab einem Druck von 650 Gigapascal schmolz das Magnesiumoxid und nahm metallische Eigenschaften an. Wegen der großen Bedeutung des Magnesiumoxids bei der Mineralogie von Gesteinsplaneten vermuten die Wissenschaftler, dass der Effekt bei der Ausbildung früher Magnetfelder erdähnlicher Planeten eine Rolle spielt.

Dampfwolke aus Magnesiumoxid, umringt von Messsonden
© Eugene Kowaluk, University of Rochester
 Bild vergrößernUnter Laserbeschuss

Das Team entdeckte in seinen Versuchen, dass die Temperatur nicht mit steigendem Druck kontinuierlich zunahm, sondern zwischenzeitlich sogar sank. Insgesamt fand es drei Anomalien im Temperaturprofil des Magnesiumoxids, die mit drei Phasenumwandlungen korrespondieren. Beim ersten Phasenübergang bei einem Druck von 450 Gigapascal ändert das feste Magnesiumoxid lediglich seine Kristallstruktur, bei 650 Gigapascal schmilzt der Festkörper. Das geschmolzene Magnesiumoxid wird dabei stärker reflektierend und elektrisch leitend – es nimmt metallische Eigenschaften an.

Die Ergebnisse des Forscherteams deuten an, dass bei erdähnlichen Planeten die Unterscheidung zwischen geschmolzenem Mantel und leitendem Kernmaterial zu verschwimmen beginnt. Demnach könnten in der Frühphase der Planetenentwicklung Metalloxide im Magmaozean ebenfalls leitend werden und noch vor der Entstehung des Eisenkerns ein vorübergehendes Magnetfeld erzeugen. Auf der frühen Erde selbst waren die Drücke im Mantel für diesen Mechanismus nach Ansicht der Wissenschaftlerinnen zu gering; größere erdähnliche Planeten in anderen Sonnensystemen jedoch könnten auf diese Weise ihr frühes Magnetfeld erhalten haben.

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