La era de la exploración para el nuevo telescopio espacial James Webb (JWST) se está poniendo caliente, volcánicamente caliente.

Un grupo multidisciplinario de investigadores de Cornell modeló y sintetizó lava en el laboratorio como los tipos de rocas que pueden formarse en exoplanetas lejanos. Desarrollaron 16 tipos de composiciones de superficie como un catálogo inicial para encontrar mundos volcánicos que presenten paisajes ardientes y océanos de magma.

Su investigación, "Superficies de exoplanetas volcánicos", se publicó en la próxima edición de noviembre de 2022 de Mensual Notices of the Royal Astronomical Society. .

"Hemos sintetizado composiciones que son representativas de posibles superficies de exoplanetas que combinan datos de metalicidad de estrellas, modelos termodinámicos y experimentos de laboratorio", dijo el autor principal Esteban Gazel, profesor Charles N. Mellowes de Ingeniería en el Departamento de Ciencias Atmosféricas y de la Tierra (EAS). ), en la Facultad de Ingeniería. También es miembro del Instituto Carl Sagan (CSI) interdisciplinario de Cornell.

"Las nuevas observaciones de mundos de lava por JWST están revelando los secretos de qué tipo de lugares hay en nuestra costa cósmica", dijo la coautora Lisa Kaltenegger, directora de CSI y profesora asociada de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias. "Nuestro catálogo de superficies de exoplanetas volcánicos proporciona una herramienta para descifrar qué compone estos mundos".

Marc-Antoine Fortin, ex asociado de los grupos de investigación de Gazel y Kaltenegger, creó y midió posibles superficies físicas de exoplanetas, guiado por modelos anteriores de lo que forma los planetas alrededor de estrellas anfitrionas conocidas.

"Como científicos planetarios y de la Tierra, estamos buscando pistas sobre la evolución planetaria temprana", dijo Fortin. "Aquí en la Tierra, tenemos algunas reliquias naturales (rocas muy antiguas) que nos ofrecen una idea sobre nuestro propio planeta hace miles de millones de años.

"Estos mundos de lava son como una máquina del tiempo, porque la Tierra también fue lava una vez", dijo Fortin. "Pero con los exoplanetas, al menos para aquellos planetas llenos de magma, podemos ver planetas en diferentes etapas de su evolución".

Los mundos de lava proporcionan fuertes pistas sobre la configuración de los exoplanetas, dijo Fortin. "Estamos buscando exoplanetas en otros vecindarios cósmicos", dijo, "aprendiendo todo lo que podamos sobre estos planetas distantes que, al menos en nuestras vidas, no podremos visitar".

Con el exitoso lanzamiento del telescopio Webb y las fructíferas recuperaciones tempranas de datos e imágenes, la ciencia tiene la oportunidad de explorar exoplanetas con mayor detalle que nunca, dijo Gazel. "Nuestro primer catálogo se convierte en una herramienta importante para comprender la composición química de los exoplanetas volcánicos que no están mejor descritos por los análogos del sistema solar", dijo.

Megan Holycross, profesora asistente en EAS, colabora con Fortin, Gazel y Kaltenegger en la investigación.

Para armar el catálogo, Fortin y Gazel seleccionaron la composición de posibles mantos de planetas rocosos representativos de planetas que podrían formarse alrededor de diferentes estrellas. Luego, utilizando modelos termodinámicos, calcularon las composiciones superficiales en diferentes puntos de fusión.

En colaboración con Holycross, el grupo creó lava sintética en hornos de laboratorio que coincidían con estas composiciones y luego las enfrió para reproducir posibles superficies de exoplanetas.

Posteriormente, Fortin midió el posible espectro de reflexión infrarroja utilizando el nuevo equipo de espectroscopia en el laboratorio de Gazel. Vinculó su composición química con una fuerte característica espectral, conocida como característica de Christiansen, un pico que se encuentra a casi 8 micrómetros, que se correlaciona con el contenido de sílice y otros componentes químicos importantes.

Según Fortin, hay una imagen aún más amplia:"Estamos tratando de comprender no solo los exoplanetas, sino todos los planetas rocosos, incluido el nuestro". + Explora más

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