Nuova luce su strani mondi di lava

Lava Questi mondi, enormi esopianeti che ospitano cieli scintillanti e mari vulcanici turbolenti chiamati oceani di magma, sono nettamente diversi dai pianeti del nostro sistema solare.

Mondo lavico – interpretazione artistica. Credito immagine: Daniel Olah tramite Unsplash, licenza gratuita

Ad oggi quasi il 50% del totale esopianeti rocciosi ancora scoperti sono stati trovati in grado di mantenere magma sulla loro superficie, probabilmente perché questi pianeti sono così vicini alle loro stelle ospiti da orbitare in meno di 10 giorni. Essere così vicini fa sì che il pianeta venga bombardato da condizioni meteorologiche avverse e spinge le temperature superficiali all’estremo, rendendolo quasi completamente inospitale per la vita come la conosciamo oggi.

In un nuovo studio, gli scienziati hanno dimostrato che questi vasti oceani fusi influenzano notevolmente le proprietà osservate delle Super-Terre rocciose calde, come le loro dimensioni e il percorso evolutivo.

La loro ricerca, pubblicata recentemente in Il diario astrofisicohanno scoperto che a causa della natura estremamente comprimibile della lava, gli oceani di magma possono far sì che i pianeti ricchi di lava senza atmosfera siano leggermente più densi rispetto ai pianeti solidi di dimensioni simili, oltre ad avere un impatto sulla struttura dei loro mantelli, lo spesso strato interno che circonda il nucleo di un pianeta.

Kiersten Boley. Credito immagine: Ohio State University

Anche così, poiché questi oggetti sono notoriamente poco studiati, può essere difficile caratterizzare il funzionamento fondamentale dei pianeti di lava, ha affermato Kiersten Boley, autore principale dello studio e studente laureato in astronomia presso la Ohio State University.

“I mondi di lava sono cose molto strane e molto interessanti e, a causa del modo in cui rileviamo gli esopianeti, siamo più prevenuti nel trovarli”, ha detto Boley, la cui ricerca ruota attorno alla comprensione di quali ingredienti essenziali rendono unici gli esopianeti e come modificare tali elementi, o nel caso dei mondi di lava, le loro temperature possono cambiarli completamente.

Uno dei più noti di questi misteriosi mondi in fiamme è 55 Cancri e, un pianeta extrasolare distante circa 41 anni luce che gli scienziati descrivono come sede di cieli scintillanti e mari di lava in tempesta.

La lava del Kilauea alle Hawaii sfocia nell’oceano. Credito immagine: Marc Szeglat tramite Unsplash, licenza gratuita

Mentre ci sono oggetti nel nostro sistema solare, come la luna di Giove Ioche sono estremamente attivi dal punto di vista vulcanico, non ci sono veri pianeti di lava nel nostro tratto di cosmo che gli scienziati possano osservare da vicino e studiare personalmente.

Tuttavia, studiare come la composizione degli oceani di magma contribuisce all’evoluzione di altri pianeti, ad esempio per quanto tempo rimangono fusi e per quali ragioni alla fine si raffreddano, può offrire indizi sulla storia della Terra, ha detto Boley.

“Quando i pianeti si formano inizialmente, in particolare quelli terrestri rocciosi, attraversano uno stadio di oceano di magma mentre si raffreddano”, ha detto Boley. “Quindi i mondi di lava possono darci qualche idea su ciò che potrebbe essere accaduto nell’evoluzione di quasi tutti i pianeti terrestri”.

Utilizzando il software di modellazione degli interni degli esopianeti Exoplex e i dati raccolti da studi precedenti per costruire un modulo che includesse informazioni su diversi tipi di composizioni del magma, i ricercatori hanno simulato diversi scenari evolutivi di un pianeta simile alla Terra con temperature superficiali comprese tra 2600 e 3860 gradi Fahrenheit – il punto di fusione in cui si fonde la massa solida del pianeta. il mantello si trasformerebbe in liquido.

Dai modelli creati, il team è stato in grado di discernere che i mantelli dei pianeti oceanici di magma possono assumere una delle tre forme: la prima in cui l’intero mantello è completamente fuso, la seconda in cui un oceano di magma giace sulla superficie e una terzo modello a sandwich che consiste in un oceano di magma in superficie, uno strato di roccia solida al centro e un altro strato di magma fuso che si trova più vicino al nucleo del pianeta.

I risultati suggeriscono che la seconda e la terza forma sono leggermente più comuni dei pianeti completamente fusi.

A seconda della composizione degli oceani di magma, alcuni esopianeti privi di atmosfera sono migliori di altri nell’intrappolare elementi volatili – composti come l’ossigeno e il carbonio necessari alla formazione delle prime atmosfere – per miliardi di anni.

Ad esempio, lo studio rileva che un pianeta di classe magma basale che è 4 volte più massiccio della Terra può intrappolare più di 130 volte la massa d’acqua presente negli attuali oceani terrestri e circa 1.000 volte la quantità di carbonio attualmente presente sulla superficie del pianeta. e crosta.

“Quando parliamo dell’evoluzione di un pianeta e del suo potenziale di avere diversi elementi di cui avresti bisogno per sostenere la vita, essere in grado di intrappolare molti elementi volatili all’interno dei loro mantelli potrebbe avere maggiori implicazioni per l’abitabilità”, ha detto Boley.

I pianeti di lava sono ben lontani dal diventare abbastanza abitabili da sostenere la vita, ma è importante comprendere i processi che aiutano questi mondi ad arrivarci.

Tuttavia, questo studio chiarisce che misurare la loro densità non è esattamente il modo migliore per caratterizzare questi mondi se confrontati con esopianeti solidi poiché un oceano di magma non aumenta né diminuisce in modo significativo la densità del suo pianeta, ha affermato Boley.

Invece, la loro ricerca rivela che gli scienziati dovrebbero concentrarsi su altri parametri terrestri come le fluttuazioni della gravità superficiale di un pianeta per testare le loro teorie su come funzionano i mondi di lava calda, soprattutto se i futuri ricercatori intendono utilizzare i loro dati per aiutare in studi planetari più ampi.

“Questo lavoro, che è una combinazione di scienze della Terra e astronomia, apre fondamentalmente nuove ed entusiasmanti domande sui mondi di lava”, ha detto Boley.

Fonte: Università statale dell’Ohio