Los científicos han realizado los primeros experimentos de laboratorio sobre formación de turbidez en atmósferas simuladas de exoplanetas, un paso importante para comprender las próximas observaciones de planetas fuera del sistema solar con el telescopio espacial James Webb.
Las simulaciones son necesarias para establecer modelos de las atmósferas de mundos lejanos, modelos que pueden usarse para buscar signos de vida fuera del sistema solar. Los resultados de los estudios aparecieron esta semana Astronomía de la naturaleza .
"Una de las razones por las que estamos comenzando a hacer este trabajo es entender si tener una capa de bruma en estos planetas los haría más o menos habitables", dijo la autora principal del artículo, Sarah Hörst, profesora asistente de la Tierra yciencias planetarias en la Universidad Johns Hopkins.
Con los telescopios disponibles hoy en día, los científicos planetarios y los astrónomos pueden aprender qué gases forman las atmósferas de los exoplanetas. "Cada gas tiene una huella digital que es única", dijo Hörst. "Si mide un rango espectral lo suficientemente grande, puede observarsobre cómo se superponen todas las huellas digitales una encima de la otra "
Los telescopios actuales, sin embargo, no funcionan tan bien con todos los tipos de exoplanetas. Se quedan cortos con los exoplanetas que tienen atmósferas nebulosas. La neblina consiste en partículas sólidas suspendidas en el gas, alterando la forma en que la luz interactúa con el gas.las huellas digitales hacen que medir la composición del gas sea más desafiante.
Hörst cree que esta investigación puede ayudar a la comunidad científica de exoplanetas a determinar qué tipos de atmósferas pueden ser nebulosas. Con la neblina nublando la capacidad de un telescopio para decir a los científicos qué gases forman la atmósfera de un exoplaneta, si no la cantidad de ellosnuestra capacidad de detectar vida en otros lugares es una perspectiva más turbia.
Los planetas más grandes que la Tierra y más pequeños que Neptuno, llamados súper-Tierras y mini-Neptunas, son los tipos predominantes de exoplanetas o planetas fuera de nuestro sistema solar. Como esta clase de planetas no se encuentra en nuestro sistema solar, nuestro conocimiento limitadolos hace más difíciles de estudiar.
Con el próximo lanzamiento del telescopio espacial James Webb, los científicos esperan poder examinar las atmósferas de estos exoplanetas con mayor detalle. JWST será capaz de mirar más atrás en el tiempo que el Hubble con un área de recolección de luz alrededor de 6.25 vecesJWST, que orbita alrededor del sol a un millón de millas de la Tierra, ayudará a los investigadores a medir la composición de las atmósferas extrasolares de los planetas e incluso buscar los componentes básicos de la vida.
"Parte de lo que estamos tratando de ayudar a la gente a resolver es básicamente dónde querría mirar", dijo Hörst sobre los usos futuros del telescopio espacial James Webb.
Dado que nuestro sistema solar no tiene super-Tierras o mini-Neptunas para comparar, los científicos no tienen "verdades básicas" para las atmósferas de estos exoplanetas. Utilizando modelos de computadora, el equipo de Hörst pudo reunir una serie de atmósferas atmosféricascomposiciones que modelan super-Tierras o mini-Neptunas. Al variar los niveles de tres gases dominantes dióxido de carbono, hidrógeno, agua gaseosa, otros cuatro gases helio, monóxido de carbono, metano, nitrógeno y tres conjuntos de temperaturas, reunieron nuevediferentes "planetas"
El modelado por computadora propuso diferentes porcentajes de gases, que los científicos mezclaron en una cámara y calentaron. Durante tres días, la mezcla calentada fluyó a través de una descarga de plasma, una configuración que inició reacciones químicas dentro de la cámara.
"La energía rompe las moléculas de gas con las que comenzamos. Reaccionan entre sí y crean cosas nuevas y, a veces, forman una partícula sólida [creando turbidez] y otras no", dijo Hörst.
"La pregunta fundamental para este documento fue: ¿Cuál de estas mezclas de gases, cuál de estas atmósferas, esperamos que sea turbia?", Dijo Hörst.
Los investigadores encontraron que las nueve variantes producían turbidez en cantidades variables. La sorpresa radicaba en que las combinaciones producían más. El equipo encontró la mayor cantidad de partículas de turbidez en dos de las atmósferas dominantes del agua. "Tuvimos esta idea durante mucho tiempo de quela química del metano fue el único camino verdadero para crear una bruma, y sabemos que eso no es cierto ahora ", dijo Hörst, refiriéndose a los compuestos abundantes tanto en hidrógeno como en carbono.
Además, los científicos encontraron diferencias en los colores de las partículas, lo que podría afectar la cantidad de calor que queda atrapada por la bruma. "Tener una capa de bruma puede cambiar la estructura de temperatura de una atmósfera", dijo Hörst. "Puede prevenir realmentefotones energéticos de llegar a una superficie "
Al igual que la capa de ozono que ahora protege la vida en la Tierra de la radiación dañina, los científicos han especulado que una capa de bruma primitiva podría haber protegido la vida desde el principio. Esto podría ser significativo en nuestra búsqueda de vida externa.
Para el grupo de Hörst, los siguientes pasos implican analizar los diferentes peligros para ver cómo el color y el tamaño de las partículas afectan la forma en que las partículas interactúan con la luz. También planean probar otras composiciones, temperaturas, fuentes de energía y examinar la composición de las partículas.neblina producida.
"Las tasas de producción fueron el primer, primer paso de lo que será un proceso largo para tratar de averiguar qué atmósferas son nebulosas y cuál es el impacto de las partículas de bruma", dijo Hörst.
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Materiales proporcionado por Universidad Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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