Esta es la impresión de un artista del tamaño de la Tierra, exoplaneta rocoso GJ 1132 b, ubicado a 41 años luz de distancia alrededor de una estrella enana roja. Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que este planeta puede haber perdido su atmósfera original, pero ganó una segunda que contiene una mezcla tóxica de hidrógeno. metano y cianuro de hidrógeno. Hubble detectó las "huellas digitales" de estos gases cuando la luz de la estrella madre se filtró a través de la atmósfera del exoplaneta. El planeta está demasiado lejos y demasiado oscuro para ser fotografiado por Hubble. Esto ilustra lo que los astrónomos creen que está sucediendo en este mundo remoto. Debajo del smog del planeta atmósfera brumosa, puede haber una costra delgada de sólo unos pocos cientos de pies de espesor. La lava fundida debajo de la superficie rezuma continuamente a través de fisuras volcánicas. Los gases que se filtran a través de estas grietas parecen reponer constantemente la atmósfera, que de otra manera sería eliminada por la radiación abrasadora de la estrella cercana del planeta. La atracción gravitacional de otro planeta en el sistema probablemente fractura la superficie de GJ 1132 b para que parezca una cáscara de huevo agrietada. Esta es la primera vez que se detecta una "atmósfera secundaria" en un planeta fuera de nuestro sistema solar. Crédito:NASA, ESA, y R. Hurt (IPAC / Caltech)
En órbita alrededor de una estrella enana roja a 41 años luz de distancia, hay un tamaño de la Tierra, exoplaneta rocoso llamado GJ 1132 b. En algunas formas, GJ 1132 b tiene paralelismos intrigantes con la Tierra, pero de otras formas es muy diferente. Una de las diferencias es que hay niebla, atmósfera brumosa contiene una mezcla tóxica de hidrógeno, metano y cianuro de hidrógeno. Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que esta no es la atmósfera original del planeta, y que el primero fue destruido por la radiación abrasadora de la estrella madre cercana de GJ 1132 b. Se cree que la llamada "atmósfera secundaria" se forma cuando la lava fundida debajo de la superficie del planeta rezuma continuamente a través de fisuras volcánicas. Los gases que se filtran a través de estas grietas parecen reponer constantemente la atmósfera, que de otro modo también sería despojado por la estrella. Esta es la primera vez que se detecta una atmósfera secundaria en un mundo fuera de nuestro sistema solar.
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 a través de la actividad volcánica.
El planeta, GJ 1132 b, Se supone que 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 del calor, estrella joven que orbita. En un corto periodo de tiempo, un planeta así quedaría reducido a un núcleo desnudo del tamaño de la Tierra. Fue entonces cuando las cosas se pusieron interesantes.
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 se compone de hidrógeno molecular, cianuro de hidrógeno, metano y también contiene una neblina de aerosol. El modelado sugiere que la neblina del 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 se regeneró, 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 Hubble y dijimos:'Oh no, hay una atmósfera allí '".
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 subneptunes, y se convierten en terrestres a través de un mecanismo que fotoevapora la atmósfera primordial. Este proceso funciona temprano 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 allí. Entonces tienes este mecanismo en el que puedes cocinar la atmósfera en los primeros 100 millones de años, y luego las cosas se calman. Y si puedes regenerar la atmósfera, tal vez puedas quedártelo ".
Este gráfico muestra el espectro de la atmósfera de un tamaño de la Tierra, exoplaneta rocoso, GJ 1132 b. La línea naranja representa el espectro del modelo. En comparación, el espectro observado se muestra como puntos azules que representan puntos de datos promediados, junto con sus barras de error. Este análisis es consistente con GJ 1132 b siendo predominantemente una atmósfera de hidrógeno con una mezcla de metano y cianuro de hidrógeno. El planeta también tiene aerosoles que provocan la dispersión de la luz. Esta es la primera vez que una llamada "atmósfera secundaria, "que se reponía después de que el planeta perdiera su atmósfera primordial, se ha detectado en un mundo fuera de nuestro sistema solar. Crédito:NASA, ESA, y P. Jeffries (STScI)
De alguna manera GJ 1132 b, ubicado a unos 41 años luz de la Tierra, tiene tentadores paralelos con la Tierra, pero de alguna manera es muy diferente. Ambos tienen densidades similares, tamaños similares, y edades similares, tener unos 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 bloqueado 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 es lo que 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 por fricción, cuando la energía de la órbita y la rotación de un planeta se dispersa como calor dentro del planeta. GJ 1132 b está en una órbita elíptica, y las fuerzas de marea que actúan sobre él 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 el planeta es más fresco, la corteza suprayacente es extremadamente delgada, quizás 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, y entonces estarán mirando potencialmente la actividad geológica real, ¡lo cual es emocionante! "
Los hallazgos del equipo se publicarán en una próxima edición de El diario astronómico .
