美國加州大學聖克魯斯分校的一個跨學科科學家團隊的一項新研究發現，在一顆岩石行星形成的過程中，融入該行星的長壽命放射性元素的數量可能是決定其未來可居住性的關鍵因素。
這是因為重元素釷和鈾的放射性衰變產生的內部熱量推動了板塊構造，可能是行星產生磁場的必要條件。地球的磁場可以保護地球免受太陽風和宇宙射線的影響。
地球熔融金屬核心的對流產生了「地球發電機」，從而產生了地球的磁場。根據加州大學聖克魯茲分校地球和行星科學教授、新發現論文的第一作者弗朗西斯·尼莫的說法，地球的放射性元素供應提供了足夠多的內部加熱，以產生持久的「地球發電機」。
尼莫說："我們意識到，不同的行星積累了不同數量的這些放射性元素，最終為地質活動和磁場提供動力，因此，我們採用了一個地球模型，並將內部輻射熱的產生量上下調整，看看會發生什麼。"
他們發現，如果輻射熱比地球的更多，這個星球就不能像地球那樣永久地維持一個發電機。之所以會發生這種情況，是因為大部分的釷和鈾最終都在地幔中，而地幔中過多的熱量就像一個絕緣體一樣，使熔融的內核無法快速失去熱量，無法產生產生磁場的對流運動。
放射性內部加熱多了，星球上的火山活動也就多了，可能會產生頻繁的大滅絕事件。另一方面，輻射熱太少，則會導致沒有火山活動，星球會在地質上 "死亡"。
岩石星球的三個版本：中間的行星類似地球，有板塊構造和產生磁場的內部發電機
根據天文學和天體物理學教授娜塔莉·巴塔莉的說法，行星發電機已經以多種方式與宜居性聯繫在一起。她解釋說："長期以來，人們一直在推測內部加熱驅動板塊構造，從而產生碳循環和火山活動等地質活動，從而產生大氣層，而保留大氣層的能力與磁場有關，磁場也是由內部加熱驅動的。"
共同作者、物理學榮譽教授喬爾·普里馬克解釋說，恆星風是指從恆星噴出的快速流動的物質流，如果行星沒有磁場，那麼恆星風會穩定地侵蝕行星的大氣層。他說："缺乏磁場顯然是一部分原因，以火星為例，它的大氣層非常薄，加上它的重力較低。火星以前的大氣層比較厚，有一段時間它還有地表水。沒有了磁場的保護，更多的輻射會通過，星球表面也變得不那麼適合居住。"
普里馬克指出，對輻射加熱至關重要的重元素是在中子星的合併過程中產生的，這是極罕見的事件。他說："我們預計這些元素融入恆星和行星的數量會有相當大的變異性，因為這取決於形成它們的物質與銀河系中這些罕見事件發生的地方有多近。"
天文學家可以利用光譜學來測量恆星中不同元素的豐度，而行星的成分預計與它們所運行的恆星相似。在恆星光譜中很容易觀察到的稀土元素銪，是由製造釷和鈾這兩種壽命最長的放射性元素的相同過程產生的，因此銪可以作為一種示蹤劑來研究銀河系的恆星和行星中這些元素的變化。
天文學家已經對銀河系附近的許多恆星進行了銪測量。尼莫教授利用這些測量結果建立一個自然範圍的輸入，用於他的輻射熱模型。太陽的成分就在這個範圍的中間。根據普里馬克的說法，許多恆星的銪與鎂相比，只有太陽的一半，許多恆星的銪比太陽多2倍。
巴塔莉說，輻射加熱的重要性和可變性為天體生物學家提出了許多新問題。她說："這是一個複雜的故事，因為兩個極端都對宜居性有影響。你需要足夠的輻射加熱來維持板塊構造，但不要太多，以至於你關閉了磁發電機。鈾和釷的豐度似乎是關鍵因素。"
尼莫教授說，利用對其恆星的銪測量來確定具有不同數量的放射性元素的行星系統，天文學家可以開始尋找這些系統中行星之間的差異，特別是在部署詹姆斯·韋伯太空望遠鏡後。這種太空望遠鏡將成為表征系外行星大氣的有力工具。
《天體物理學雜誌通訊》刊登了這篇論文。
