O artista retratou um exoplaneta menor que Netuno. Um novo estudo sugere a razão pela qual esses planetas raramente se tornam maiores que Netuno: os oceanos magmáticos do planeta começam a devorar o céu.
Fornecido por: NASA / ESA / G. Bacon (STScI) / L. Kreidberg e J. Bean (EUA) / H. Knutson (Caltech)Por muitos anos, tanto quanto sabíamos, nosso sistema solar era o único no universo. Então, telescópios mais avançados começaram a descobrir um tesouro de planetas orbitando estrelas distantes.
Em 2014, o telescópio espacial Kepler da NASA forneceu aos cientistas um verdadeiro bufê de mais de 700 exoplanetas distantes completamente novos para estudar - muitos deles ao contrário dos anteriormente conhecidos. Comparados a gigantes gasosos como Júpiter, que foram notados em estudos anteriores por serem mais fáceis de ver, esses planetas eram na sua maioria rochosos e de tamanho menor.
Os cientistas notaram que existem muitos desses planetas do tamanho da Terra ou um pouco maiores que ele, mas antes que os planetas atinjam o tamanho de Netuno, há uma descarga acentuada. "Estamos intrigados com o motivo pelo qual os planetas geralmente param de crescer em torno de mais de três tamanhos da Terra", disse Edwin Kite, cientista planetário da Universidade de Chicago.
Em um artigo publicado em 17 de dezembro no Astrophysical Journal Letters, E. Kite e seus colegas da Universidade de Washington, da Universidade de Stanford e da Universidade da Pensilvânia oferecem uma explicação inovadora para essa descarga: oceanos de magma na superfície desses planetas absorvem facilmente sua atmosfera assim que os planetas são cerca de três vezes maiores. Da terra.
E. Kite, que estuda a história de Marte e o clima de outros mundos, estava bem preparado para o estudo desta questão. Ele acreditava que a resposta pode depender de algum aspecto pouco compreendido de tais exoplanetas. Acredita-se que na maioria dos planetas, um tamanho um pouco menor que o tamanho da descarga, existem oceanos de magma - enormes mares de rocha derretida, semelhantes aos que outrora cobriram a Terra. Mas, em vez de endurecer como o nosso, eles permanecem quentes sob uma espessa camada de atmosfera rica em hidrogênio.
"Até agora, quase todos os modelos que ignoramos a presença de magma, considerando-o quimicamente inerte, mas a rocha líquida é quase tão líquida quanto a água e ativa quimicamente", disse E. Kite.
E. Kite e seus colegas consideraram a questão de saber se o oceano pode começar a "devorar" o céu à medida que os planetas acumulam mais hidrogênio. Nesse cenário, quando o planeta adquire mais gás, ele se acumula na atmosfera, e a pressão no fundo da atmosfera, onde encontra o magma, começa a aumentar. A princípio, o magma absorve o gás adicionado a uma taxa constante, mas com a pressão crescente, o hidrogênio começa a se dissolver muito mais facilmente no magma.
"Não apenas isso, mas também uma pequena parte do gás adicionado que permanece na atmosfera aumenta a pressão atmosférica e, assim, uma parte ainda maior do gás que entra depois se dissolve no magma", disse E. Kite.
Assim, o crescimento do planeta diminui antes mesmo de atingir o tamanho de Netuno. (Como a maioria do volume desses planetas é a atmosfera, quando a atmosfera é comprimida, os planetas também se contraem.)
Os autores chamam isso de "crise da volatilidade", um termo que mede com que mais facilidade um gás se dissolve em uma mistura, em comparação com os resultados baseados em pressão.
Essa teoria está de acordo com as observações existentes, disse E. Kite. Existem também vários marcadores que os astrônomos podem procurar no futuro. Por exemplo, se a teoria estiver correta, planetas com oceanos magmáticos frios o suficiente para cristalizar na superfície devem ter perfis diferentes, pois isso impedirá o oceano de absorver tanto hidrogênio. Pesquisas atuais e futuras usando o TESS e outros telescópios devem fornecer aos astrônomos mais dados para trabalhar.
"Não há nada como esses mundos em nosso sistema solar", disse E. Kite. "Embora nosso trabalho ofereça uma solução para um dos mistérios colocados pelos exoplanetas sub-Netuno, ainda temos trabalho a fazer!"
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