Durante muchos años, por todo lo que sabíamos, nuestro sistema solar estaba solo en el universo. Luego, mejores telescopios comenzaron a revelar un tesoro de planetas que giraban alrededor de estrellas distantes.

En 2014, El Telescopio Espacial Kepler de la NASA entregó a los científicos una mezcla heterogénea de más de 700 planetas distantes nuevos para estudiar, muchos de ellos a diferencia de lo que habíamos visto anteriormente. En lugar de gigantes gaseosos como Júpiter, que encuestas anteriores habían captado primero porque son más fáciles de ver, estos planetas eran más pequeños y en su mayoría rocas en masa.

Los científicos notaron que había muchos de estos planetas del tamaño de la Tierra o simplemente más grandes, pero hubo un corte abrupto antes de que los planetas alcanzaran el tamaño de Neptuno. "Este es un acantilado en los datos, y es bastante dramático ", dijo el científico planetario de la Universidad de Chicago Edwin Kite." Lo que nos ha estado desconcertado es por qué los planetas tienden a dejar de crecer más allá de unas tres veces el tamaño de la Tierra ".

En un artículo publicado el 17 de diciembre en Cartas de revistas astrofísicas , Kite y colegas de la Universidad de Washington, Universidad Stanford, y la Universidad de Penn State ofrecen una explicación innovadora para esta caída:los océanos de magma en la superficie de estos planetas absorben fácilmente sus atmósferas una vez que los planetas alcanzan aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra.

Cometa, que estudia la historia de Marte y los climas de otros mundos, estaba bien posicionado para estudiar la pregunta. Pensó que la respuesta podría depender de un aspecto poco estudiado de tales exoplanetas. Se cree que la mayoría de los planetas ligeramente más pequeños que el tamaño de la gota tienen océanos de magma en sus superficies, grandes mares de roca fundida como los que alguna vez cubrieron la Tierra. Pero en lugar de solidificarse como lo hizo el nuestro, estos se mantienen calientes mediante una gruesa capa de atmósfera rica en hidrógeno.

"Hasta aquí, casi todos los modelos que tenemos ignoran este magma, tratándolo como químicamente inerte, pero la roca líquida es casi tan líquida como el agua y muy reactiva, "dijo Kite, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Geofísicas.

La pregunta que consideraron Kite y sus colegas fue si, a medida que los planetas adquirieron más hidrógeno, el océano podría empezar a "comerse" el cielo. En este escenario, a medida que el planeta adquiere más gas, se amontona en la atmósfera, y la presión en el fondo donde la atmósfera se encuentra con el magma comienza a acumularse. En primer lugar, el magma absorbe el gas añadido a un ritmo constante, pero a medida que aumenta la presión, el hidrógeno comienza a disolverse mucho más fácilmente en el magma.

"No solo eso, pero la pequeña cantidad de gas agregado que permanece en la atmósfera eleva la presión atmosférica, y así una fracción aún mayor del gas que llega más tarde se disolverá en el magma, "Dijo Kite.

Por lo tanto, el crecimiento del planeta se detiene antes de alcanzar el tamaño de Neptuno. (Debido a que la mayor parte del volumen de estos planetas está en la atmósfera, encoger la atmósfera encoge los planetas.)

Los autores llaman a esto la "crisis de fugacidad, "después del término que mide la facilidad con la que un gas se disuelve en una mezcla de lo que cabría esperar en función de la presión.

La teoría encaja bien con las observaciones existentes, Dijo Kite. También hay varios marcadores que los astrónomos podrían buscar en el futuro. Por ejemplo, si la teoría es correcta, los planetas con océanos de magma que son lo suficientemente fríos como para haberse cristalizado en la superficie deben mostrar diferentes perfiles, ya que esto evitaría que el océano absorbiera tanto hidrógeno. Los estudios en curso y futuros de TESS y otros telescopios deberían proporcionar a los astrónomos más datos con los que trabajar.

"No existe nada parecido a estos mundos en nuestro sistema solar, ", dijo Kite." Aunque nuestro trabajo sugiere una solución a uno de los acertijos que plantean los exoplanetas subneptuno, ¡todavía tienen mucho que enseñarnos! "