Djupt i hjärtat av främmande världar bildas kristaller under tryck som är upp till 40 miljoner gånger mer intensiva än det atmosfäriska trycket på jorden, och så mycket som 10 gånger mer intensivt än trycket i vår planets kärna. Att förstå dem bättre kan hjälpa oss att söka efter andra ställen i vår galax.
Just nu vet forskare nästan ingenting om dessa mystiska kristaller. De vet inte hur och när de bildar, hur de ser ut eller hur de beter sig. Men svaren på dessa frågor kan ha enorma konsekvenser för ytorna i dessa världar - oavsett om de är täckta antingen i strömmande magma eller is, eller bombarderas med strålning från deras värdstjärnor. Svaret i sin tur kan påverka möjligheten för dessa planeter att hysa liv.
Interiörerna i dessa exoplaneter är mystiska för oss eftersom planeter i vårt solsystem är antingen små och steniga, som Jorden och Mars, eller stora och gasformiga, som Saturnus och Jupiter. Men de senaste åren har astronomer funnit att så kallade "superjordar" - gigantiska steniga planeter - och "mini-Neptunes" - mindre gasplaneter än som finns i vårt solsystem - är vanligare i resten av vår galax.
Eftersom dessa planeter bara kan ses som svaga flimrar i ljuset från deras värdstjärnor, förblir mycket om dem mystiska. Är de supertäta eller superomfattande? Vad är deras ytor gjorda av? Har de magnetfält? Svaren på dessa frågor, visar det sig, beror starkt på hur berget och järnet i deras ultrapresserade kärnor uppför sig.
Gränserna för aktuell vetenskap
Just nu är vår förståelse för exoplaneter mestadels baserad på att skala upp eller ner vad vi vet om planeter i vårt eget solsystem, sa Diana Valencia, en planetforskare vid University of Toronto i Kanada, som kallade vid amerikanmötet i mars Physical Society (APS) för mineralfysiker att utforska dessa exotiska exoplanetära material.
Problemet med uppskalningssättet är att du inte riktigt kan förstå hur järn kommer att bete sig vid tio gånger trycket från jordens kärna bara genom att multiplicera, sa hon. Vid dessa enorma tryck förändras kemikaliernas egenskaper grundligt.
"Vi kan förvänta oss att hitta kristaller i superjordar som inte finns i jorden eller någon annanstans i naturen för den delen," sa Lars Stixrude, en teoretisk mineralfysiker vid University of California, Los Angeles, som har gjort grundläggande teoretiskt arbete för att beräkna egenskaperna hos dessa extrema material. "Detta skulle vara unika arrangemang av atomerna som bara finns vid mycket högt tryck."
Dessa olika arrangemang händer, sa han till Live Science, eftersom enorma tryck fundamentalt förändrar hur atomer binds samman. På jordens yta och till och med djupt inuti vår planet kopplas atomer samman med bara elektronerna i deras yttre skal. Men vid superjordtryck engageras elektroner närmare atomkärnan och förändrar materialets egenskaper och egenskaper fullständigt.
Och de kemiska egenskaperna kan påverka beteendet hos hela planeter. Till exempel vet forskare att superjordar fångar mycket värme. Men de vet inte hur mycket - och svaret på den frågan har stora konsekvenser för dessa planets vulkaner och plattaktonik. Vid jordens inre tryck blandas lättare element med järnkärnan och påverkar planetens magnetfält - men det händer kanske inte vid högre tryck. Till och med den fysiska storleken på superjordar beror på kristallstrukturen hos föreningar i deras kärnor.
Men utan planeter av detta slag för att studera närmare i vårt eget solsystem, sade Valencia, måste forskare vända sig till grundläggande fysiska beräkningar och experiment för att besvara sådana frågor. Men dessa beräkningar visar ofta öppna svar, sade Stixrude. Vad gäller experimenten?
"Dessa tryck och temperaturer ligger utanför kapaciteten för de flesta tekniker och experiment vi har idag," sade han.
Bygga en superjord på vanlig jord
På jorden involverar de mest extrema tryckexperimenten att krossa små prover mellan de skärpade punkterna för två industridiamanter.
Men dessa diamanter tenderar att krossa länge innan de når superjordtrycket, sade Stixrude. För att ta sig runt diamanternas begränsningar vänder fysiker sig till dynamiska kompressionsexperiment, av den typ som mineralfysikern Tom Duffy och hans team vid Princeton University utförde.
Dessa experiment producerar mer superjordliknande tryck, men endast för fraktioner av en sekund.
"Tanken är att du bestrålar ett prov med en mycket kraftfull laser, och du värmer snabbt ytan på det provet och du blåser av en plasma," berättade Duffy, som ordförande för APS-sessionen där Valencia talade, till Live Science.
Bitar av provet, plötsligt uppvärmda, spränger av ytan och skapar en tryckvåg som rör sig genom provet.
"Det är verkligen som en raketfartygseffekt," sa Duffy.
Proverna som är inblandade är små - nästan platt och ungefär en millimeter kvadrat i ytan, sade han. Och det hela gäller nanosekunder. När tryckvågen når baksidan av provet, splittras hela saken. Men genom noggranna observationer under dessa korta pulser, har Duffy och hans kollegor räknat ut tätheten och till och med de kemiska strukturerna för järn och andra molekyler under tidigare ohörda tryck.
Det finns fortfarande många obesvarade frågor, men kunskapstillståndet inom området förändras snabbt, sade Valencia. Till exempel är det första uppsatsen om superjordens struktur (som Valencia publicerade i februari 2007 i The Astrophysical Journal som doktorand vid Harvard) föråldrat eftersom fysiker har fått ny information om kemikalierna på vår egen planet.
Att svara på dessa frågor är viktigt, sa Duffy, eftersom de kan berätta för oss om avlägsna främmande världar har egenskaper som plattaktonik, flytande magma och magnetfält - och därför om de kan stödja livet.
