La atmósfera nebulosa del exoplaneta rocoso del tamaño de la Tierra GJ 1132 b contiene una mezcla tóxica de hidrógeno, metano y cianuro de hidrógeno. Estos gases pueden provenir de lava fundida debajo de la delgada corteza del planeta. La atracción gravitacional de otro planeta en el sistema probablemente fractura la superficie de GJ 1132 b & # x27; para parecerse a una cáscara de huevo agrietada. Créditos: NASA / ESA / R. Herido (IPAC / Caltech)

Transformado de un planeta gaseoso como Neptuno a un mundo cálido y rocoso con una atmósfera venenosa, GJ 1132 b muestra que los planetas pueden sufrir cambios físicos drásticos.

Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que un planeta que orbita una estrella distante puede haber perdido su atmósfera, pero ganó una segunda debido a la actividad volcánica.

Se supone que el planeta, GJ 1132 b, comenzó como un mundo gaseoso con una gruesa capa de hidrógeno en la atmósfera. Comenzando con varias veces el diámetro de la Tierra, se cree que este llamado «subneptuno» perdió rápidamente su atmósfera primordial de hidrógeno y helio debido a la intensa radiación de la estrella joven y caliente que orbita. En un corto período de tiempo, un planeta así quedaría reducido a un núcleo desnudo del tamaño de la Tierra. Fue entonces cuando las cosas se pusieron interesantes.

graph shows the light that has passed through the atmosphere of planet GJ 1132 b
A medida que la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de un planeta, diferentes moléculas absorben longitudes de onda específicas. Este gráfico muestra la luz que ha atravesado la atmósfera del planeta GJ 1132 b, revelando la presencia de moléculas de metano y neblina (aerosoles). Crédito: NASA / ESA / P. Jeffries (STScI)

Para sorpresa de los astrónomos, Hubble observó una atmósfera que, según su teoría, es una «atmósfera secundaria» que está presente ahora. Basado en una combinación de evidencia de observación directa e inferencia a través de modelos informáticos, el equipo informa que la atmósfera consiste en hidrógeno molecular, cianuro de hidrógeno, metano y también contiene una neblina de aerosol. El modelado sugiere que la neblina de aerosol se basa en hidrocarburos producidos fotoquímicamente, similar al smog en la Tierra.

Los científicos interpretan el hidrógeno atmosférico actual en GJ 1132 b como hidrógeno de la atmósfera original que fue absorbido por el manto de magma fundido del planeta y ahora se libera lentamente a través de procesos volcánicos para formar una nueva atmósfera. Se cree que la atmósfera que vemos hoy se repone continuamente para equilibrar el hidrógeno que escapa al espacio.

«Es muy emocionante porque creemos que la atmósfera que vemos ahora fue regenerada, por lo que podría ser una atmósfera secundaria», dijo la coautora del estudio, Raissa Estrela, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California. “Primero pensamos que estos planetas altamente irradiados podrían ser bastante aburridos porque creíamos que habían perdido sus atmósferas. Pero miramos las observaciones existentes de este planeta con el Hubble y dijimos: ‘Oh, no, hay una atmósfera allí’ «.

Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que un planeta en órbita alrededor de una estrella distante que puede haber perdido su atmósfera pero ganó una segunda a través de la actividad volcánica. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Robert Hurt

Los hallazgos podrían tener implicaciones para otros exoplanetas, planetas más allá de nuestro sistema solar.

«¿Cuántos planetas terrestres no comienzan como terrestres? Algunos pueden comenzar como subneptunos y se convierten en terrestres a través de un mecanismo que fotoevapora la atmósfera primordial. Este proceso funciona de manera temprana en la vida de un planeta, cuando la estrella está más caliente ”, dijo el autor principal Mark Swain de JPL. “Entonces la estrella se enfría y el planeta simplemente se queda ahí. Entonces tienes este mecanismo en el que puedes cocer la atmósfera en los primeros 100 millones de años, y luego las cosas se calman. Y si puedes regenerar la atmósfera, tal vez puedas conservarla «.

En cierto modo, GJ 1132 b, ubicado a unos 41 años luz de la Tierra, tiene tentadores paralelos con la Tierra, pero en algunos aspectos es muy diferente. Ambos tienen densidades similares, tamaños similares y edades similares, con aproximadamente 4.500 millones de años. Ambos comenzaron con una atmósfera dominada por hidrógeno, y ambos estaban calientes antes de enfriarse. El trabajo del equipo incluso sugiere que GJ 1132 by la Tierra tienen una presión atmosférica similar en la superficie.

Pero los planetas tienen historias de formación profundamente diferentes. No se cree que la Tierra sea el núcleo superviviente de un subneptuno. Y la Tierra orbita a una distancia cómoda de nuestro Sol. GJ 1132 b está tan cerca de su estrella enana roja que completa una órbita alrededor de su estrella anfitriona una vez al día y medio. Esta proximidad extremadamente cercana mantiene a GJ 1132 b bloqueada por las mareas, mostrando la misma cara a su estrella en todo momento, al igual que nuestra Luna mantiene un hemisferio permanentemente frente a la Tierra.

«La pregunta es, ¿qué mantiene el manto lo suficientemente caliente como para permanecer líquido y potenciar el vulcanismo?» preguntó Swain. «Este sistema es especial porque tiene la oportunidad de una gran cantidad de calentamiento por marea».

El calentamiento de las mareas es un fenómeno que se produce a través de la fricción, cuando la energía de la órbita y la rotación de un planeta se dispersa en forma de calor dentro del planeta. GJ 1132 b se encuentra en una órbita elíptica y las fuerzas de marea que actúan sobre ella son más fuertes cuando está más cerca o más lejos de su estrella anfitriona. Al menos otro planeta en el sistema de la estrella anfitriona también atrae gravitacionalmente al planeta.

Las consecuencias son que el planeta se comprime o se estira a través de este «bombeo» gravitacional. Ese calentamiento de las mareas mantiene el manto líquido durante mucho tiempo. Un ejemplo cercano en nuestro propio sistema solar es la luna Io de Júpiter, que tiene actividad volcánica continua debido a un tira y afloja de las mareas de Júpiter y las lunas jovianas vecinas.

Dado el interior caliente de GJ 1132 b, el equipo cree que la corteza más fría y suprayacente del planeta es extremadamente delgada, tal vez de solo cientos de pies de espesor. Eso es demasiado débil para soportar algo parecido a montañas volcánicas. Su terreno plano también puede agrietarse como una cáscara de huevo debido a la flexión de las mareas. El hidrógeno y otros gases podrían liberarse a través de estas grietas.

El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA tiene la capacidad de observar este exoplaneta. La visión infrarroja de Webb puede permitir a los científicos ver la superficie del planeta. «Si hay charcos de magma o actividad volcánica, esas áreas estarán más calientes», explicó Swain. «Eso generará más emisiones, por lo que estarán observando potencialmente la actividad geológica real, ¡lo cual es emocionante!»

Los hallazgos del equipo se publicarán en un próximo número de The Astronomical Journal.

Traducción no oficial con fines divulgativos.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / Robert Hurt / IPAC / Caltech / ESA / P. Jeffries (STScI)

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