El artista representaba un exoplaneta más pequeño que Neptuno. Un nuevo estudio sugiere la razón por la cual tales planetas rara vez crecen más que Neptuno: los océanos magmáticos del planeta comienzan a devorar el cielo.
Proporcionado por: NASA / ESA / G. Tocino (STScI) / L. Kreidberg y J. Bean (U. Chicago) / H. Knutson (Caltech)Por muchos años, hasta donde sabíamos, nuestro sistema solar fue el único en el universo. Luego, telescopios más avanzados comenzaron a descubrir un tesoro de planetas que orbitaban estrellas distantes.
En 2014, el telescopio espacial Kepler de la NASA proporcionó a los científicos un verdadero buffet de más de 700 exoplanetas distantes completamente nuevos para estudiar, muchos de ellos a diferencia de los previamente conocidos. En comparación con los gigantes gaseosos como Júpiter, que se notaron por primera vez en estudios anteriores porque son más fáciles de ver, estos planetas eran en su mayoría rocosos y de menor tamaño.
Los científicos han notado que hay muchos planetas del tamaño de la Tierra o un poco más grandes que este, pero antes de que los planetas alcancen el tamaño de Neptuno, hay una fuerte descarga. "Estamos desconcertando por qué los planetas generalmente dejan de crecer alrededor de más de tres tamaños de la Tierra", dijo Edwin Kite, científico planetario de la Universidad de Chicago.
En un artículo publicado el 17 de diciembre en Astrophysical Journal Letters, E. Kite y sus colegas de la Universidad de Washington, la Universidad de Stanford y la Universidad de Pennsylvania ofrecen una explicación innovadora para esta descarga: los océanos de magma en la superficie de estos planetas absorben fácilmente su atmósfera tan pronto como los planetas son aproximadamente tres veces más grandes. De la tierra
E. Kite, que estudia la historia de Marte y los climas de otros mundos, estaba bien preparado para el estudio de este tema. Él creía que la respuesta puede depender de algún aspecto mal entendido de tales exoplanetas. Se cree que en la mayoría de los planetas, un poco más pequeños que el tamaño de la descarga, hay océanos de magma, enormes mares de roca fundida, similares a los que alguna vez cubrieron la Tierra. Pero en lugar de endurecerse como el nuestro, permanecen calientes bajo una gruesa capa de atmósfera rica en hidrógeno.
"Hasta ahora, casi todos los modelos que hemos ignorado la presencia de magma, considerando que es químicamente inerte, pero la roca líquida es casi tan líquida como el agua y químicamente activa", dijo E. Kite.
E. Kite y sus colegas consideraron la cuestión de si el océano puede comenzar a "devorar" el cielo a medida que los planetas acumulan más hidrógeno. En este escenario, cuando el planeta adquiere más gas, se acumula en la atmósfera y la presión en el fondo de la atmósfera, donde se encuentra con el magma, comienza a aumentar. Al principio, el magma absorbe el gas agregado a una velocidad constante, pero al aumentar la presión, el hidrógeno comienza a disolverse mucho más fácilmente en el magma.
"No solo esto, sino también una pequeña parte del gas agregado que permanece en la atmósfera aumenta la presión atmosférica y, por lo tanto, una parte aún mayor del gas que entra más tarde se disuelve en el magma", dijo E. Kite.
Por lo tanto, el crecimiento del planeta se ralentiza incluso antes de que alcance el tamaño de Neptuno. (Dado que la mayoría del volumen de estos planetas es la atmósfera, cuando la atmósfera está comprimida, los planetas también se contraen).
Los autores llaman a esto la "crisis de volatilidad", un término que mide con qué facilidad se disuelve un gas en una mezcla, en comparación con los resultados basados en la presión.
Esta teoría está en buen acuerdo con las observaciones existentes, dijo E. Kite. También hay varios marcadores que los astrónomos podrían buscar en el futuro. Por ejemplo, si la teoría es correcta, los planetas con océanos magmáticos que están lo suficientemente fríos como para cristalizar en la superficie deben tener diferentes perfiles, ya que esto evitará que el océano absorba tanto hidrógeno. La investigación actual y futura con TESS y otros telescopios debería proporcionar a los astrónomos más datos para trabajar.
"No hay nada como estos mundos en nuestro sistema solar", dijo E. Kite. "Aunque nuestro trabajo ofrece una solución a uno de los misterios planteados por los exoplanetas sub-Neptuno, ¡todavía tenemos trabajo por hacer!"
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