O exoplanetă vulcanică oferă indicii despre atmosfera Pământului timpuriu
O planetă nou catalogată a fost descoperită având o atmosferă, în ciuda temperaturilor sale extreme, oferind oamenilor de știință indicii suplimentare despre modul în care planetele se formează și își păstrează atmosfera.
În căutarea vieții extraterestre, este logic să căutăm mai întâi planete stâncoase cu atmosferă, precum Pământul. Fără atmosferă, o planetă nu poate avea apă la suprafață. Însă dintre cele peste 6.300 de exoplanete catalogate până acum, marea majoritate nu sunt stâncoase, iar doar câteva dintre lumile stâncoase par să aibă atmosferă.
Într-un studiu publicat în The Astrophysical Journal Letters, un grup condus de omul de știință Brandon Park Coy de la Universitatea din Chicago raportează încă una: o super-Pământ stâncoasă aflată la 154 de ani-lumină distanță, în constelația Peștilor. Numită HD 3167 b, această „lume de lavă“ foarte fierbinte înconjoară steaua sa gazdă într-o singură zi terestră.
„Ceea ce este atât de surprinzător este că, cu cât o planetă stâncoasă orbitează mai aproape de steaua sa, cu atât ar trebui să fie mai dificil să aibă o atmosferă, pentru că este bombardată de vântul stelar și primește mai mulți fotoni de înaltă energie de la stea. Dar se pare că multe dintre aceste lumi de lavă au“, a explicat Edwin Kite, profesor asociat de științe geofizice la Universitatea din Chicago și coautor al studiului. „Aceste planete sunt prea fierbinți pentru viață, dar studiindu-le putem spune ceva despre procesele care contează pentru alte lumi stâncoase.“
Una dintre întrebările centrale la care Telescopul Spațial James Webb încearcă să răspundă este dacă planetele care orbitează stele mult mai mici decât Soarele au atmosfere. Se pare că majoritatea acestor planete telurice nu au — sunt doar rocă goală. Dar, în mod surprinzător, există dovezi că majoritatea lumilor de lavă — similare ca compoziție cu Pământul și Venus, dar mult mai fierbinți — ar putea avea atmosfere. Cinci planete telurice descoperite cu atmosfere, inclusiv cea descrisă în acest studiu, au fost ultra-fierbinți. HD 3167 b este, însă, cea mai rece lume de lavă descoperită până acum cu dovezi ale unei atmosfere.
Rezultatul provine dintr-un program condus de Megan Weiner Mansfield, care analizează 10 lumi de lavă ultra-fierbinți pentru a vedea dacă există o temperatură critică peste care planetele încep să aibă atmosfere.
„Suntem interesați să studiem aceste tipuri de planete pentru că credem că Pământul timpuriu ar fi putut arăta foarte asemănător cu o lume de lavă“, a spus Coy.
Pentru a detecta atmosfera, cercetătorii au folosit telescopul Webb pentru a măsura lumina din intervalul infraroșu mediu în timpul unei eclipse secundare, când planeta trece în spatele stelei sale. Diferența de lumină relevă cât de fierbinte este planeta. Dacă o planetă nu are atmosferă, partea sa orientată spre stea ar trebui să fie la temperatura maximă posibilă. O atmosferă redistribuie căldura de pe partea de zi pe cea de noapte și poate reflecta lumina stelară prin nori, răcind partea de zi. HD 3167 b este vizibil mai rece decât maximul așteptat, ceea ce constituie o dovadă puternică a prezenței unei atmosfere.
Compoziția atmosferei rămâne necunoscută. Se crede că HD 3167 b ar putea avea o compoziție bogată în silicați, cu un amestec de minerale similare celor din mantaua Pământului. Înainte de acest studiu, se aștepta ca orice atmosferă pe aceste planete ultra-fierbinți să fie compusă din rocă vaporizată, dar apar dovezi că unele ar putea avea gaze mai grele, precum dioxid de carbon, monoxid de carbon sau apă.
Rezultatul este important pentru că celelalte patru lumi de lavă cu atmosfere se află în regimul ultra-fierbinte, ceea ce ridică întrebarea dacă există o temperatură de tranziție critică la care atmosferele de silicați devin foarte groase. HD 3167 b, fiind mai rece, ajută la caracterizarea acestei tranziții.
De asemenea, aceste planete oferă o fereastră spre condițiile din primele milioane de ani ai Pământului, când planetele telurice erau extrem de fierbinți din cauza energiei coliziunilor planetesimale, iar Pământul traversa o etapă de ocean de magmă cu suprafața complet lichidă.
