Los medios de comunicación a menudo implican que el objetivo de la búsqueda de planetas extrasolares es encontrar un planeta rocoso del tamaño de la Tierra que orbita una estrella como el sol a una distancia que permita que el agua líquida persista en su superficie. En otras palabras,El objetivo es encontrar la Tierra 2.0.
Pero hay razones para estar interesado en los otros mundos, incluso si no pudieran albergar vida. Los planetas calientes y rocosos, por ejemplo, ofrecen pistas raras y preciosas sobre el carácter y la evolución de la Tierra primitiva.
El satélite Kepler ha detectado más de 100 planetas calientes y rocosos que orbitan cerca de sus estrellas. Si estos planetas se formaron a partir de nubes interestelares con abundantes elementos volátiles como la Tierra, como hidrógeno, agua y dióxido de carbono, estos planetas podrían tener atmósferas de vapor.
Vaporizar un planeta rocoso no solo eliminaría las arrugas. Debido a que los elementos formadores de roca se disuelven en vapor en diferentes grados, el vapor podría, en principio, alterar la composición, densidad y estructura interna del planeta, especialmente si todo o partede la atmósfera de vapor con rocas se perdió en el espacio.
Bruce Fegley y Katharina Lodders-Fegley, respectivamente profesora y profesora de investigación en ciencias terrestres y planetarias en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington en St. Louis, publicaron modelos de la química de una atmósfera de vapor en equilibrio con un océano de magma a varias temperaturasy presiones en la edición del 20 de junio de la Revista astrofísica .
Según sus hallazgos, tienen algunas sugerencias para los cazadores de planetas, cosas que podrían ver cuando entrenan sus telescopios en las rocas calientes.
Obtener algo de vapor
El hecho de que los cazadores de planetas han descubierto muchas rocas calientes aproximadamente del tamaño de la Tierra es una de las tres líneas de evidencia que se unen en esta investigación, dijo Fegley. Las otras dos son la solubilidad de la sílice y otros elementos formadores de rocas en el vapor, y la idea de que la Tierra primitiva tenía una atmósfera de vapor.
La noción de que las rocas se disolverán en vapor puede parecer extravagante, pero es de conocimiento común entre los geólogos. "Los geólogos se preocupan principalmente por el agua muy caliente o las mezclas de agua y vapor, mientras que estamos viendo vapor puro y temperaturas de cientos de gradosmás caliente. Pero es el mismo tipo de idea ", dijo Fegley.
La sospecha de que la Tierra primitiva tenía una atmósfera de vapor se remonta a 1974, cuando Gustave Arrhenius, del Instituto Scripps de Oceanografía, argumentó que los planetesimales que chocaron contra la Tierra en formación se calentaron lo suficiente como para derretirse y liberar todos sus volátiles en la atmósfera.
Los primeros en modelar la atmósfera de vapor de la Tierra primitiva fueron Yutaka Abe y Takafumi Matsui de la Universidad de Tokio en 1985. "Estaban principalmente interesados en la física del problema", dijo Fegley, "y si los gases de efecto invernadero actúan comouna manta térmica mantendría la superficie fundida. Creo que somos los primeros en hacer una química detallada ".
vapor de escape
Fegley y Lodders observaron particularmente el magnesio, el silicio y el hierro, los tres elementos más abundantes en el material que se combinan con el oxígeno para formar rocas, tanto en la Tierra como en otros planetas terrestres y probablemente en exoplanetas que orbitan estrellas con una composición como la de nuestro sol.
Los elementos rocosos ingresan a la atmósfera como hidróxidos Si OH 4, Fe OH 2 y Mg OH 2. Debido a que estos óxidos tienen diferentes solubilidades en vapor, cocinar un planeta en vapor puede cambiar su mayor parte.química del elemento.
"El potasio, por ejemplo, pasa fácilmente al vapor y si se pierde, perderá su isótopo radiactivo y cambiará la producción de calor en el planeta", dijo Fegley.
"Si disuelve más silicio que magnesio, y parte de la atmósfera se pierde, puede cambiar la proporción de estos elementos en los planetas. Esto podría explicar por qué la proporción de silicio a magnesio en la Tierra es aproximadamente un 15 por ciento menor quela relación en el sol, a pesar de que los dos se formaron a partir de la misma nube interestelar ", dijo.
"Si hierves mucho silicio, podrías terminar con un planeta mucho más denso de lo que esperas. Hemos encontrado algunos exoplanetas bastante densos", dijo Fegley. "A veces es una locura. La Tierra está a punto5,51 g / cm3, pero Corot-7b está más cerca de 10 g / cm3 ... lo suficientemente alto como para que sea un poco difícil de explicar.
"Y si no pierde la atmósfera, cuando la atmósfera se enfríe, los elementos formadores de roca se precipitarían. Dado que el silicio es el elemento rocoso más soluble en vapor, será el más abundante, y ustedobtener una corteza rica en silicato preparada ", dijo.
Qué buscar
Aunque los científicos están experimentando con modelos numéricos, observan que sus conclusiones son comprobables por observación.
"Esperamos que los astrofísicos que hagan diagramas de masa / radio para determinar la composición interna de los planetas consideren composiciones distintas a la de la Tierra", dijo Fegley.
"También esperamos que los espectrómetros espaciales se entrenen en los planetas calientes y rocosos. Los astrofísicos ven silicio, magnesio y sodio saliendo de las atmósferas de Júpiter y Neptunes calientes, pero aún no de rocas calientes, que son más tenuesy más difícil de observar ", dijo Fegley.
Según los científicos, es probable que la luz ultravioleta intensa de las estrellas cercanas rompa las moléculas de hidróxido en la parte superior de las atmósferas. Los "fotoproductos" de estas reacciones, como los gases monoatómicos de aluminio, calcio, hierro, magnesio y silicio, podrían sermás fácil de ver tanto por su abundancia como porque sus líneas espectrales tienen menos probabilidades de estar enmascaradas por otras emisiones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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