Světy roztavené indukčním ohřevem

Prochází-li vodivý předmět měnícím se magnetickým polem, indukuje se v něm elektrický proud a disipuje teplo. Indukční ohřev možná znáte z tavení průmyslových materiálů či z kuchyňských sporáků, ale je pravděpodobné, že hraje významnou roli i na mnohem větších škálách – v tělesech planetárních rozměrů.

Planety se mohou skládat z řady různě vodivých látek od kovových jader přes magma až po vodní oceány. V naší sluneční soustavě je indukční ohřev významný pouze pro Jupiterův vnitřní měsíc Io, kde však výrazně větší roli hrají slapy. Jev by ale mohl hrát zásadní roli u planet obíhajících v blízkosti hvězd se silnými magnetickými poli a může znamenat rozdíl mezi planetou s klimatem podobným Zemi a planetou s roztaveným povrchem a atmosférou podobnou té venušské. Nejméně hmotné a zářivé hvězdy, červení trpaslíci, mají takzvanou obyvatelnou zónu velmi blízko hvězdě. Současně to bývají velmi aktivní hvězdy se silnými magnetickými poli. Většina z nich také rychle rotuje (v řádu dní), což znamená, že planeta prochází rychle se měnícím polem.

Autoři nové studie se proto soustředili na soustavu TRAPPIST-1, kde kolem extrémně málo hmotného červeného trpaslíka obíhá sedm planet, z toho tři v obyvatelné zóně. V modelu použili planety se složením odpovídajícím pozemskému, se strukturou odvíjející se od jejich změřené hmotnosti a velikosti. Uvažovali planety postrádající deskovou tektoniku, kterou známe ze Země, ale nikoli z jiných planet naší soustavy. Ta umožňuje účinnější chlazení pláště, a kdyby její počátek předběhl výrazné roztavení pláště indukčním ohřevem, mohla by snížit jeho vodivost snížením množství taveniny.

Autoři pak měnili hodnotu dalších parametrů, např. viskozity, síly vrstev, povrchové teploty a počáteční teploty pláště. Výsledky co do obyvatelnosti planet nepůsobí optimisticky: ve většině modelových situací byl indukční ohřev významný pro čtyři vnitřní planety. Zejména dvě z nich by na povrchu mohly mít magmatické oceány. Na druhou stranu může do hry vstupovat řada faktorů, které autoři zanedbali, například zmíněná desková tektonika nebo období extrémní vulkanické aktivity vedoucí k přetavení povrchu, jaké se předpokládá u Venuše. Do budoucna autoři uvažují též o zahrnutí vlivu obohacení pláště vodou, což je případ Země.

Práce je relevantní také pro planety kolem hvězdných pozůstatků se silnými magnetickými poli a rychlou rotací – zejména některých typů neutronových hvězd – a pro formující se tělesa kolem mladých hvězd.

Kislyakova K. G. et al., Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-017-0284-0