Un estudio revela cómo los océanos de magma pueden influir en la evolución de exoplanetas calientes
Los mundos de lava, exoplanetas masivos que albergan cielos brillantes y mares volcánicos embravecidos llamados océanos de magma, son claramente diferentes de los planetas de nuestro sistema solar.
Hasta la fecha, se ha descubierto que aproximadamente el 50% de todos los exoplanetas rocosos descubiertos hasta ahora pueden mantener magma en sus superficies, probablemente porque estos planetas están tan cerca de sus estrellas anfitrionas que orbitan en menos de 10 días. La proximidad deja al planeta bombardeado con un clima extremo y fuerza las temperaturas de la superficie a extremos, volviéndolo completamente inhóspito para la vida tal como la conocemos hoy.
Impacto de los océanos fundidos
Ahora, en un nuevo estudio, los científicos han demostrado que estos amplios océanos fundidos tienen un impacto importante en las propiedades observadas de las súper Tierras rocosas y calientes, como su tamaño y su trayectoria evolutiva.
Su investigación, publicada recientemente en el Diario astrofísicoDescubrió que debido a la naturaleza altamente comprimible de la lava, los océanos de magma podrían hacer que los planetas ricos en lava que no tienen atmósfera sean modestamente más densos que los planetas sólidos de tamaño similar, además de afectar la estructura de sus mantos, la gruesa capa interna que rodea una El núcleo del planeta…
Sin embargo, dado que estos objetos no han sido estudiados adecuadamente, puede resultar difícil describir el funcionamiento básico de los planetas de lava, dice Kirsten Polley. Ella es la autora principal del estudio y estudiante de posgrado en astronomía en la Universidad Estatal de Ohio.
Detección y comprensión
«Los mundos de lava son muy extraños y son cosas muy interesantes, y debido a la forma en que descubrimos exoplanetas, estamos más predispuestos a encontrarlos», dijo Pauley, cuya investigación gira en torno a la comprensión de los componentes básicos que hacen que los exoplanetas sean únicos y cómo modificar esos elementos. . En el caso de los mundos de lava, sus temperaturas pueden cambiarlos por completo.
Uno de los más famosos de estos misteriosos mundos en llamas es 55 Cancri e, un exoplaneta Ubicado a unos 41 años luz de distancia, los científicos lo describen como el hogar de cielos brillantes y mares de lava embravecidos.
Si bien hay cuerpos en nuestro sistema solar como JúpiterLuna Io, que es tan volcánicamente activa que no hay planetas de lava reales en nuestra extensión del universo que los científicos puedan estudiar de cerca y personalmente. Sin embargo, investigar cómo la formación de océanos de magma contribuye a la evolución de otros planetas, por ejemplo cuánto tiempo permanecen fundidos y qué causa que finalmente se enfríen, podría proporcionar pistas sobre la ardiente historia de la Tierra, dijo Pauley.
«Cuando los planetas se forman inicialmente, especialmente los planetas terrestres rocosos, pasan por una fase oceánica de magma a medida que se enfrían», dijo Polley. “Así que los mundos de lava pueden darnos una idea de lo que pudo haber sucedido en la evolución de casi cualquier planeta terrestre”.
Técnicas de estudio y resultados.
Usando software de modelado interior de exoplanetas xoplex Datos recopilados de estudios anteriores Para construir una unidad que incluya información sobre varios tipos de composiciones de magma, los investigadores simularon varios escenarios evolutivos para un planeta similar a la Tierra con temperaturas superficiales que oscilan entre 2.600 y 3.860 grados. F – El punto de fusión en el que la atmósfera sólida del planeta se convierte en líquida.
A partir de los modelos que crearon, el equipo pudo discernir que los mantos de los planetas oceánicos de magma pueden adoptar una de tres formas: una en la que todo el manto está completamente fundido, una segunda en la que el océano de magma se encuentra en la superficie y una tercera en forma de sándwich. Modelo en forma de planeta que consta de un océano de magma en la superficie, una capa de roca sólida en el medio y otra capa de magma fundido ubicada más cerca del núcleo del planeta.
Los resultados indican que las formas II y III son ligeramente más comunes que los planetas completamente fundidos. Dependiendo de la composición de sus océanos de magma, algunos exoplanetas sin atmósfera son mejores que otros para atrapar elementos volátiles (compuestos como oxígeno y carbono necesarios para formar la atmósfera primitiva) durante miles de millones de años.
Por ejemplo, el estudio sugiere que un planeta de clase de magma basal cuatro veces la masa de la Tierra podría atrapar más de 130 veces la masa de agua que los océanos de la Tierra actuales, y alrededor de 1.000 veces la cantidad de carbono que actualmente hay en la superficie del planeta. Y la corteza.
«Cuando hablamos de la evolución de un planeta y el potencial de que contenga diferentes elementos que podríamos necesitar para sustentar la vida, la capacidad de atrapar muchos elementos volátiles dentro de su atmósfera podría tener mayores implicaciones para la habitabilidad», dijo Polley.
Implicaciones para la habitabilidad y futuras investigaciones.
Los planetas de lava todavía están muy lejos de volverse lo suficientemente habitables como para albergar vida, pero es importante comprender los procesos que ayudan a estos mundos a llegar allí. Sin embargo, este estudio muestra que medir su densidad no es la mejor manera de describir estos mundos en comparación con exoplanetas sólidos, ya que un océano de magma no aumenta ni disminuye significativamente la densidad de su planeta, dijo Pauley.
En cambio, su investigación revela que los científicos deberían centrarse en otros factores terrestres, como las fluctuaciones en la gravedad de la superficie del planeta, para probar sus teorías sobre cómo funcionan los mundos de lava caliente, especialmente si los futuros investigadores planean utilizar sus datos para ayudar con estudios planetarios más amplios.
«Este trabajo, que es una combinación de las ciencias de la Tierra y la astronomía, abre fundamentalmente nuevas y apasionantes preguntas sobre los mundos de lava», dijo Polley.
Referencia: “Supertierras gaseosas: efectos de la composición del magma en la densidad aparente y la estructura de los mundos de lava” por Kirsten M. Polly y Wendy R. Panero y Caimán T. Unterburn y Joseph J. Schulz, Romy Rodríguez Martínez y Jie Wang, 7 de septiembre de 2023. Diario astrofísico.
doi: 10.3847/1538-4357/acea85
El estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias. Otros coautores son Wendy Panero, Joseph Schulz, Romy Martinez y Jie Wang, todos del estado de Ohio, así como Cayman Unterborn del Southwest Research Institute.
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