「実は住める惑星かもしれない…」スーパーアースが強力な磁場を持つ可能性

地球が存在する宇宙空間は、生命体にとって危険な場所だ。絶えず太陽から強い放射線と高エネルギー粒子が放出され、宇宙の遠くで爆発した超新星も危険な粒子を放出する。しかし、私たちが無事でいる理由は地球を守るしっかりした防御膜である地球の磁場のおかげだ。

地球は実際には太陽系の岩石惑星の中で最も強い磁場を持つ。その秘密は大きな金属核だ。地球の核は内核と外核に分かれており、科学者たちは液体状態の地球外核が動くことによって「ダイナモ作用」によって強い磁場が生じたと考えている。

このような強い磁場がない火星の場合、一時は暖かい海と厚い大気があった痕跡はあるが、現在は寒く乾燥した砂漠のような環境になっている。科学者たちは地球よりも小さいため、火星に強い磁場が形成されず、水と大気をほとんど失い乾燥した砂漠の惑星になったと見ている。

天文学者たちは、同じ現象が他の系外惑星でも起こるのかを研究してきた。系外惑星に地球のように生命体が住むためには大気と海を守る強い磁場が必要であるため、これは外惑星の生命体存在可能性を研究する科学者たちにとって重要な課題だ。

太陽系の事例を見ると、地球よりも大きな岩石惑星の場合、より強い磁場が生成される可能性があるように思われる。一方で、これに異論を唱える研究者もいる。地球より大きな岩石惑星であるスーパーアースの場合、むしろ外核が液体状態でないためダイナモ作用による磁場生成がうまく働かない可能性があると指摘されてきた。その場合、むしろ惑星のサイズが大きいだけで大気をうまく保護できず、地球のような複雑な生態系の進化に不利な条件である可能性がある。

ロチェスター大学の中島美紀教授の研究チームは液体状態の外核が存在しなくてもスーパーアース型外惑星に強い磁場が生成される可能性があるという研究結果を発表した。研究チームのモデルによれば、スーパーアースの深い内部マントルの下には溶岩の海（基底マグマオーシャン）が存在する可能性があり、これは電気的に導電性を持つ高圧状態の溶岩層で強い磁場を生み出せる可能性があるというのが研究の核心だ。

研究チームはこの仮説を検証するためにロチェスター大学レーザーエネルギー研究所でレーザー衝撃実験を行った。この実験を通じてスーパーアースのマントル層の下の極限圧力（数百GPa）と温度条件を再現し、液体状態の溶岩（マグネシウム、鉄、酸素などで構成）の電気伝導性を測定した結果、地球の外核に匹敵する導電性があることが示された。

同時に研究チームは量子力学的シミュレーションと惑星進化モデルを組み合わせ、溶岩がどれだけ長く導電性状態を維持できるか、そしてそれによってどれだけ強力な磁場が生成されるかを確認した。その結果、地球より3〜6倍以上大きなスーパーアースでは溶岩の海（基底マグマオーシャン）が地球の核よりも強力で長持ちする磁場を生成できることが示された。

この研究結果が正しければ、恒星に近づいて公転するスーパーアースの生命体存在の可能性が高まる。しかし、実際に厚い大気を持っているかどうかを知るためには高性能望遠鏡で詳細に観測する必要がある。現在人類が持つ最も強力な望遠鏡であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でも容易ではない。

しかし科学者たちは現在可能な技術的手段をすべて動員して外惑星の生命体存在可能性を検証し、第二の地球がどこにあるのかを探るために研究を止めることはないだろう。