Một nghiên cứu mới nhất cho thấy các "đại dương" magma khổng lồ có thể ẩn sâu trong một số "siêu Trái đất" ngoại hành tinh đá có khối lượng lớn hơn nhiều so với Trái đất, tạo ra từ trường hành tinh mạnh theo cách không ngờ tới, do đó cung cấp sự bảo vệ quan trọng cho sự sống ngoài hành tinh tiềm năng. Nghiên cứu này do Đại học Rochester ở Hoa Kỳ dẫn đầu tin rằng những lớp magma ẩn này dự kiến ​​​​sẽ hoạt động giống như những “máy phát điện” hành tinh giống như lõi ngoài của Trái đất, chống lại bức xạ năng lượng cao và các hạt tích điện từ các ngôi sao và không gian.


Bên trong Trái đất, chuyển động đối lưu của lõi ngoài bằng sắt lỏng thúc đẩy quá trình gọi là quá trình "máy phát điện từ" (máy phát điện), tạo ra và duy trì từ trường của Trái đất. Tuy nhiên, đối với các hành tinh đá có thể tích lớn hơn và áp suất bên trong cao hơn, lõi sắt của chúng có thể bị đông cứng một phần hoặc hoàn toàn hoặc ở trạng thái vật lý bất thường, khiến cơ chế phát điện lõi kim loại truyền thống khó hoạt động ổn định. Điều này có nghĩa là nếu không có sự can thiệp của các cơ chế khác, nhiều siêu Trái đất sẽ thiếu rào cản từ trường mạnh, gây khó khăn cho việc duy trì môi trường bề mặt phù hợp cho sự tồn tại lâu dài của sự sống.

Miki Nakajima, phó giáo sư tại Khoa Khoa học Trái đất và Môi trường tại Đại học Rochester, và nhóm của ông đã đề xuất trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Astronomy rằng một lớp nóng chảy áp suất cao nằm sâu trong hành tinh được gọi là "đại dương magma cơ bản" (BMO) có thể duy trì độc lập từ trường của hành tinh. Đại dương magma này nằm ở đáy lớp phủ của hành tinh trong môi trường có áp suất và nhiệt độ cực cao. Nghiên cứu cho thấy rằng trong những điều kiện như vậy, độ dẫn điện của đá nóng chảy, vốn ban đầu được coi là chất cách điện hoặc chất dẫn điện yếu, tăng lên đủ đáng kể để hỗ trợ một từ trường quy mô hành tinh có thể tồn tại hàng tỷ năm.

"Từ trường mạnh rất quan trọng cho sự tồn tại của sự sống trên hành tinh." Nakajima chỉ ra rằng hầu hết các hành tinh đất đá trong hệ mặt trời - chẳng hạn như Sao Hỏa và Sao Kim - đã mất từ ​​trường toàn cầu hoặc chưa bao giờ hình thành từ trường ổn định, phần lớn là do lõi của chúng thiếu các điều kiện năng lượng và đối lưu thích hợp. Bà cho rằng để so sánh, do khối lượng lớn hơn và áp suất bên trong cao hơn, nhiều siêu Trái đất không chỉ có cơ hội duy trì máy phát kim loại trong lõi mà còn có thể gắn một bộ "máy phát magma" trong đại dương magma sâu. Các cơ chế kép cùng nhau làm tăng khả năng hành tinh này có thể sinh sống được.

Theo quan sát ngoại hành tinh hiện tại, siêu Trái đất là loại hành tinh phổ biến nhất trong Dải Ngân hà: Chúng thường có kích thước gấp vài lần Trái đất nhưng nhỏ hơn các hành tinh băng khổng lồ như Sao Hải Vương. Nhìn chung, chúng được cho là chủ yếu bao gồm đá và kim loại, với bề mặt tương đối "rắn" hơn là lớp vỏ khí dày. Mặc dù những hành tinh như vậy không tồn tại trong hệ mặt trời, nhưng các siêu Trái đất đã được tìm thấy trong vùng có thể ở được của nhiều ngôi sao. Về mặt lý thuyết, nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt của chúng nên từ lâu chúng được coi là mục tiêu quan trọng trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng để đánh giá liệu những hành tinh này có thực sự "có thể ở được" hay không, cường độ từ trường là một chỉ số quan trọng ngang bằng với khả năng duy trì bầu khí quyển và che chắn bức xạ.

Để tái tạo môi trường khắc nghiệt sâu trong siêu Trái đất trong phòng thí nghiệm, nhóm của Nakajima đã thực hiện các thí nghiệm sốc laser tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Laser của Đại học Rochester, được bổ sung bằng các tính toán cơ học lượng tử và mô hình số về sự tiến hóa của hành tinh. Các nhà nghiên cứu đã chọn các vật liệu lớp phủ tiêu biểu như oxit giàu magie và sắt ((Mg, Fe)O), đồng thời sử dụng tia laser công suất cao để tạo áp suất và làm nóng ngay lập tức các mẫu, khiến chúng chịu được áp suất và nhiệt độ tương đương với áp suất và nhiệt độ trong lớp phủ sâu của siêu Trái đất, sau đó đo sự thay đổi độ dẫn điện của chúng ở trạng thái nóng chảy. Kết quả thí nghiệm cho thấy dưới áp suất cực lớn hàng triệu atm, đá nóng chảy có thể thể hiện tính dẫn điện đủ cao và khi kết hợp với chuyển động đối lưu bên trong của hành tinh, nó có thể duy trì từ trường tương tự hoặc thậm chí mạnh hơn từ trường Trái đất trong hàng tỷ năm.

Các dự đoán mô hình cho thấy một siêu Trái đất có thể tích gấp khoảng ba đến sáu lần Trái đất rất có thể sẽ duy trì một đại dương magma dưới tầng hầm như vậy trong thời gian dài và tạo ra từ trường mạnh và lâu dài. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng so với máy tạo lõi, máy tạo magma có thể ít nhạy cảm hơn với những thay đổi trong thành phần hợp kim, tồn tại lâu hơn và cung cấp sự bảo vệ ổn định hơn cho bầu khí quyển và sự sống bề mặt trong quá trình làm mát và tiến hóa của hành tinh. Điều này cung cấp cho các nhà thiên văn học một tiêu chí cấu trúc bên trong mới khi đánh giá liệu một ngoại hành tinh có "có thể ở được" hay không: Ngay cả khi điều kiện lõi sắt của hành tinh không lý tưởng, miễn là đại dương magma sâu đủ dày và sự đối lưu đủ mạnh, nó vẫn có thể có từ trường để bảo vệ bầu khí quyển và sự sống.

"Công việc này vừa thú vị vừa đầy thách thức đối với tôi, vì nền tảng nghiên cứu của tôi chủ yếu là lý thuyết và tính toán, và đây là lần đầu tiên tôi đích thân tham gia vào các thí nghiệm áp suất cao." Nakajima cho biết cô rất biết ơn các cộng tác viên từ nhiều hướng nghiên cứu đã hoàn thành nghiên cứu liên ngành này và mong muốn thử nghiệm giả thuyết này thông qua quan sát từ trường ngoại hành tinh trong tương lai. Với sự tiến bộ của công nghệ quan sát thiên văn, việc suy ra cường độ từ trường của siêu Trái đất thông qua sự huyền bí của sao, bức xạ vô tuyến hoặc tín hiệu tương tác gió sao trong tương lai sẽ cung cấp bằng chứng quan trọng để xác minh cơ chế "từ trường đại dương magma".

Bài báo "Độ dẫn của (Mg, Fe)O dưới áp suất cực cao và ý nghĩa của nó đối với các đại dương magma hành tinh" được đăng trên tạp chí "Thiên văn học tự nhiên" vào ngày 15 tháng 1 năm 2026, hoàn thiện hơn nữa sự hiểu biết của nhân loại về cách cấu trúc bên trong của các hành tinh định hình từ trường và môi trường sống. Nhóm nghiên cứu tin rằng khi có thêm thông tin về bên trong và từ trường của các ngoại hành tinh, chúng ta có thể thấy rằng "đại dương tối" magma ẩn sâu trong hành tinh đang lặng lẽ cung cấp một chiếc ô bảo vệ vô hình nhưng rất quan trọng cho các thế giới có sự sống tiềm năng trong vũ trụ.