Por qué algunos planetas devoran sus propios cielos

La presencia de océanos de magma en superficie puede explicar la superabundancia de exoplanetas tipo sub-Neptuno, porque absorben fácilmente sus atmósferas una vez que alcanzan aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra, según un nuevo estudio.

Se cree que la mayoría de los planetas ligeramente más pequeños que Neptuno 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 por una gruesa capa de atmósfera rica en hidrógeno.

"Hasta ahora, casi todos los modelos ignoramos este magma, tratándolo como químicamente inerte, pero la roca líquida es casi tan líquida como el agua y muy reactiva", dijo Edwin Kite, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago y autor del estudio.

La pregunta que Kite y sus colegas consideraron fue si, a medida que los planetas adquirieran más hidrógeno, el océano podría comenzar a "comerse" el cielo. En este escenario, a medida que el planeta adquiere más gas, se acumula en la atmósfera y la presión en el fondo donde la atmósfera se encuentra con el magma comienza a acumularse. Al principio, el magma absorbe el gas agregado a una velocidad constante, pero a medida que aumenta la presión, el hidrógeno comienza a disolverse mucho más fácilmente en el magma.

"No solo eso, sino que la pequeña cantidad de gas agregado que permanece en la atmósfera aumenta la presión atmosférica y, por lo tanto, una fracción aún mayor de gas que llega más tarde se disolverá en el magma", dijo Kite.

Por lo tanto, el crecimiento del planeta se detiene antes de que alcance el tamaño de Neptuno. Debido a que la mayoría del volumen de estos planetas está en la atmósfera, la reducción de la atmósfera reduce los planetas.

Los autores llaman a esto la "crisis de fugacidad", de acuerdo con el término que mide cómo de fácilmente se disuelve un gas en una mezcla sobre lo que se esperaría según 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 están lo suficientemente fríos como para haber cristalizado en la superficie deben mostrar diferentes perfiles, ya que esto evitaría que el océano absorba tanto hidrógeno.

El estudio se publica en The Astrophysical Journal Letters.

Europa Press