Ogromni Laseri Ispituju Super‑Zemlje: Kako Laboratorije Simuliraju Unutrašnjost Vanzemaljskih Planeta

Mlečni put sadrži preko 400 milijardi zvezda, a tokom poslednjih decenija otkrili smo da većina njih ima sopstvene sisteme planeta. Ključno pitanje koje muči astrofiziku i astrobiologiju glasi: koje od tih egzoplaneta mogu da podrže život, pa čak i tehnološke civilizacije?

Ilustracija: egzoplaneta Proksima Kentauri b (ilustracija predstavlja ideju, a ne direktan snimak).

Ja sam astrofizičar koji proučava mogućnosti života u kosmosu. Uz moćne svemirske teleskope, poput James Webb, približavamo se otkrićima biosfera i potencijalnih tehnosfera na planetama koje su udaljene i po nekoliko svetlosnih godina. Paralelno s posmatranjima, u laboratorijama koristimo potpuno drugačiji pristup: ogromne laserske sisteme koji u malim uzorcima stvaraju uslove slične onima duboko unutar masivnih planeta.

Ko su Super‑Zemlje i zašto su važni?

Naš Sunčev sistem je po mnogo čemu neuobičajen. Najčešći tipovi planeta u univerzumu su Super‑Zemlje i Sub‑Neptuni — tela čije mase leže između Zemljine i Neptunove (Neptun je otprilike 17 puta masivniji od Zemlje). Takvih planeta nemamo u našem sistemu, pa da bismo razumeli njihovu strukturu i potencijal za život, moramo proučiti kako se materijali ponašaju pod ekstremnim pritiscima koji tamo vladaju.

Target chamber at the LLE where planet stuff get squeezed by intense lasers.©URLLEKowaluk

Kako laseri pomažu

Na Univerzitetu u Rochesteru deluju Laboratory for Laser Energetics (LLE) i Center for Matter at Extreme Pressures (CMAP). Korišćenjem moćnih laserskih sistema — koji fizički zauzimaju površinu veličine fudbalskog terena — naučnici u laboratoriji komprimiraju male uzorke "planetarne materije" do pritisaka koji su i milioni puta veći od atmosferskog pritiska na Zemljinoj površini. Snažno lasersko zračenje stvara impulse i talase koji sabijaju atome i omogućavaju proučavanje ponašanja materijala u uslovima sličnim onima u unutrašnjosti Super‑Zemalja.

Osim LLE, slična istraživanja se izvode i na većim postrojenjima poput National Ignition Facility. Ti eksperimenti daju direktne podatke o fizičkim i magnetohidrodinamičkim svojstvima elemenata kao što je gvožđe pod velikim pritiscima.

Šta su pokazali eksperimenti?

Jedno od važnih otkrića tima iz CMAP‑a jeste da super‑sabijeno gvožđe može zadržati ili razviti osobine potrebne za stvaranje planetarnih magnetnih polja. Na Zemlji, tečno gvožđe u jezgru stvara geomagnetno polje koje štiti atmosferu od Sunčevog vetra i štetnih čestica — zaštita koja je verovatno važna za nastanak i očuvanje života. Laboratorijska ispitivanja pokazuju da i na nekim Super‑Zemljama mogu postojati slični procesi koji generišu snažna magnetna polja.

Zašto je to važno za potragu za životom

Podaci iz laboratorija dopunjuju posmatranja teleskopima. Dok teleskopi mogu otkriti atmosferu, hemijski sastav i potencijalne biosignature, eksperimenti poput onih u CMAP‑u objašnjavaju unutrašnju dinamiku planeta — od strukture jezgra do mogućnosti postojanja magnetnog polja koje štiti atmosferu. Kombinacijom obe pristupa ubrzavamo razumevanje toga gde život može da opstane u kosmosu.

Zaključak: Univerzum je pun egzoplaneta, a istraživanja u laboratorijama sa ogromnim laserskim sistemima značajno doprinose razumevanju kako ti svetovi funkcionišu i da li mogu da budu pogodni za život. Koristićemo sve dostupne naučne alate — uključujući i „ogromne laserske sisteme“ — da bismo odgovorili na to veliko pitanje.