在太陽系之外，即使是最強大的望遠鏡也只能看到宇宙空間中的一個小點，其他類似地球的行星世界也存在。天文學家發現，這些行星世界中的許多可能比地球大得多，完全被水覆蓋，基本上是沒有突出陸地塊的海洋行星。那麼在這樣星球上能孕育出什麼樣的生命呢？像這樣的棲息地能養活生命嗎？由亞利桑那州立大學(ASU)領導的一組科學家研究了這些問題。
由於無法前往遙遠的系外行星採集樣本，研究決定在實驗室中重現這些水世界的條件。在這種情況下，該實驗室是高級光子源(APS)，這是美國能源部(DOE)科學辦公室在能源部阿貢國家實驗室的一個用戶設施。其研究發現發表在《美國國家科學院院刊》上，是二氧化矽和水之間的一種新過渡階段，這表明這些系外行星上的水和陸地之間的邊界並不像地球上那樣堅固。
這一關鍵發現可能會改變天文學家和天體物理學家對這些系外行星建模的方式，並告訴我們如何看待這些星球上的生命進化。這種組成與我們太陽系中的任何行星都不同，這些行星的岩層頂部可能有超過50%的水或冰，這些岩層必須在非常高的溫度和擠壓壓力下存在。確定係外行星的地質很困難，因為我們不能使用望遠鏡，也不能把探測器送到它們的表面，所以科學家們試著在實驗室裡模擬地質情況。怎麼才能做到？首先，需要合適的工具，在這項實驗中，研究團隊將樣本帶到了兩條APS光束線：由芝加哥大學運營的光束線13-ID-D的GeoSoilEnviroCARS(GSECARS)和由Argonne的X射線科學部運營光束線16-ID-B高壓協作訪問小組(HPCAT)。樣品被壓縮在鑽石砧座中，本質上是兩顆尖端很小的寶石級鑽石。把樣品放在它們之間，就可以把鑽石擠在一起，增加壓力。阿貢X射線科學部的物理學家、研究的合著者岳萌(音譯)說：可以將大氣壓提高到數百萬大氣壓。
APS是世界上為數不多可以進行這種尖端研究的地方之一，光束線科學家、技術人員和工程師使這項研究成為可能。系外行星的壓力可以計算出來，即使在這些行星上獲得的數據有限。天文學家可以測量行星的質量和密度，如果知道行星的大小和質量，就可以確定合適的壓強。一旦樣本被加壓，紅外激光（可以調節到比人體血細胞寬度更小）被用來加熱它。
研究用超亮的APS X射線探頭精確對準樣品兩側，並沿著光路進行亞微米精度的溫度測量。系外行星的溫度更難測量，因為有太多因素決定它：行星內部的熱量，行星的年齡，以及結構內部衰減的放射性同位素的量，釋放出更多的熱量。一旦樣品被加壓和加熱，APS的超亮X射線光束（可以透過鑽石看到樣品本身），可以讓科學家在發生化學反應時拍攝原子尺度結構變化的快照。在這種情況下，研究團隊將少量的二氧化矽浸入水中，提高壓力和溫度，並監測材料將如何反應。水和岩石的融合研究發現，在大約300億帕斯卡（大約是地球標準大氣壓的30萬倍）高溫和壓力下，水和岩石開始融合。如果要建造一個有水和岩石的星球，你會認為水在岩石之上形成一層，但研究表明不一定是這樣，因為有了足夠的熱量和壓力，岩石和水之間的邊界就會變得模糊，這是一個需要納入系外行星模型的新想法。主要的一點是，它告訴為這些行星結構建模的人們，組成比我們想像的要複雜得多。
之前認為岩石和水是分開的，但基於這些研究，並沒有明顯的界限。科學家們以前也進行過類似的實驗，但這些實驗是基於類似地球的環境，水的增量較小。通過觀察這一新的相變，建模人員可以更好地瞭解富含水的系外行星的實際地質構成，並洞察哪些生命可能會將這些系外行星稱為家。這是在這些行星上建立化學作用方式的一個起點，水與岩石如何相互作用對地球上的生命很重要，因此，瞭解其中一些星球上可能存在的生命類型也很重要。
