L'artiste a représenté une exoplanète plus petite que Neptune. Une nouvelle étude suggère la raison pour laquelle de telles planètes grossissent rarement plus que Neptune: les océans magmatiques de la planète commencent à dévorer le ciel.
Fourni par: NASA / ESA / G. Bacon (STScI) / L. Kreidberg et J. Bean (U. Chicago) / H. Knutson (Caltech)Pendant de nombreuses années, à notre connaissance, notre système solaire a été le seul de l'univers. Ensuite, des télescopes plus avancés ont commencé à découvrir un trésor de planètes en orbite autour d'étoiles lointaines.
En 2014, le télescope spatial Kepler de la NASA a fourni aux scientifiques un véritable buffet de plus de 700 exoplanètes lointaines complètement nouvelles à étudier - beaucoup d'entre elles contrairement aux précédentes. Comparées aux géantes gazeuses comme Jupiter, qui ont été remarquées pour la première fois par des études antérieures car elles sont plus faciles à voir, ces planètes étaient principalement rocheuses et de plus petite taille.
Les scientifiques ont remarqué qu'il existe de nombreuses planètes de cette taille ou légèrement plus grandes que la Terre, mais avant que les planètes n'atteignent la taille de Neptune, il y a une décharge abrupte. "Nous nous demandons pourquoi les planètes cessent généralement de croître autour de plus de trois tailles de la Terre", a déclaré Edwin Kite, scientifique planétaire à l'Université de Chicago.
Dans un article publié le 17 décembre dans le Astrophysical Journal Letters, E. Kite et ses collègues de l'Université de Washington, de l'Université de Stanford et de l'Université de Pennsylvanie offrent une explication innovante de cette décharge: les océans de magma à la surface de ces planètes absorbent facilement leur atmosphère dès que les planètes sont environ trois fois plus grandes De la terre.
E. Kite, qui étudie l'histoire de Mars et les climats d'autres mondes, était bien préparé pour l'étude de cette question. Il pensait que la réponse pouvait dépendre d'un aspect mal compris de ces exoplanètes. On pense que sur la plupart des planètes, un peu plus petites que la taille de la décharge, il existe des océans de magma - d'énormes mers de roche en fusion, similaires à celles qui couvraient autrefois la Terre. Mais au lieu de durcir comme le nôtre, ils restent chauds sous une épaisse couche d'atmosphère riche en hydrogène.
"Jusqu'à présent, presque tous les modèles que nous avons ignorés la présence de magma, le considérant comme chimiquement inerte, mais la roche liquide est presque aussi liquide que l'eau et chimiquement active", a déclaré E. Kite.
E. Kite et ses collègues ont examiné la question de savoir si l'océan peut commencer à «dévorer» le ciel alors que les planètes accumulent plus d'hydrogène. Dans ce scénario, lorsque la planète acquiert plus de gaz, elle s'accumule dans l'atmosphère et la pression au fond de l'atmosphère, où elle rencontre le magma, commence à augmenter. Au début, le magma absorbe le gaz ajouté à un taux constant, mais avec une pression croissante, l'hydrogène commence à se dissoudre beaucoup plus facilement dans le magma.
"Non seulement cela, mais aussi une petite partie du gaz ajouté qui reste dans l'atmosphère augmente la pression atmosphérique, et donc une partie encore plus grande du gaz entrant se dissout plus tard dans le magma", a déclaré E. Kite.
Ainsi, la croissance de la planète ralentit avant même qu'elle n'atteigne la taille de Neptune. (Comme la majorité du volume de ces planètes est l'atmosphère, lorsque l'atmosphère est comprimée, les planètes se contractent également.)
Les auteurs appellent cela la «crise de volatilité», un terme qui mesure combien plus facilement un gaz se dissout dans un mélange, par rapport aux résultats basés sur la pression.
Cette théorie est en bon accord avec les observations existantes, a déclaré E. Kite. Il existe également plusieurs marqueurs que les astronomes pourraient rechercher à l'avenir. Par exemple, si la théorie est correcte, les planètes avec des océans magmatiques suffisamment froids pour cristalliser à la surface devraient avoir des profils différents, car cela empêcherait l'océan d'absorber autant d'hydrogène. Les recherches actuelles et futures utilisant TESS et d'autres télescopes devraient donner aux astronomes plus de données avec lesquelles travailler.
"Il n'y a rien de tel que ces mondes dans notre système solaire", a déclaré E. Kite. "Bien que notre travail offre une solution à l'un des mystères posés par les exoplanètes sous-Neptune, nous avons encore du travail à faire!"
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