K2-141b, un mundo con un mar de lava y atmósfera de vapor de roca
Entre los planetas más extremos descubiertos más allá de los límites de nuestro sistema solar se encuentran los planetas de lava: mundos ardientes y calientes que giran tan cerca de su estrella anfitriona que algunas regiones son probablemente océanos de lava fundida.
Según científicos de la Universidad McGill, la Universidad de York y el Instituto Indio de Educación Científica, la atmósfera y el ciclo meteorológico de al menos uno de esos exoplanetas son aún más extraños, con la evaporación y precipitación de rocas, vientos supersónicos que superan los 5000 km / h. y un océano de magma de 100 km de profundidad.
Los científicos utilizan simulaciones por computadora para predecir las condiciones en K2-141b, un exoplaneta del tamaño de la Tierra con una superficie, un océano y una atmósfera compuestos todos de los mismos ingredientes: rocas. El clima extremo pronosticado por su análisis podría cambiar permanentemente la superficie y la atmósfera de K2-141b con el tiempo.
“El estudio es el primero en hacer predicciones sobre las condiciones meteorológicas en K2-141b que pueden detectarse desde cientos de años luz de distancia con telescopios de próxima generación como el telescopio espacial James Webb”.
dice el autor principal Giang Nguyen, estudiante de doctorado en Universidad de York que trabajó bajo la supervisión del profesor de la Universidad McGill, Nicolas Cowan, en el estudio.
Al analizar el patrón de iluminación del exoplaneta, el equipo descubrió que aproximadamente dos tercios de K2-141b se enfrentan a la luz del día perpetua, en lugar del hemisferio iluminado al que estamos acostumbrados en la Tierra. K2-141b pertenece a un subconjunto de planetas rocosos que orbitan muy cerca de su estrella. Esta proximidad mantiene al exoplaneta bloqueado gravitacionalmente en su lugar, lo que significa que el mismo lado siempre mira hacia la estrella.
El lado nocturno experimenta temperaturas frías por debajo de -200 C. El lado diurno del exoplaneta, a un estimado de 3000 C, es lo suficientemente caliente no solo para derretir rocas sino también para vaporizarlas, creando finalmente una atmósfera delgada en algunas áreas.
“Nuestro hallazgo probablemente signifique que la atmósfera se extiende un poco más allá de la costa del océano de magma, lo que facilita la detección con telescopios espaciales”.
dice Nicolas Cowan, profesor del Departamento de Ciencias Planetarias y Terrestres de la Universidad McGill.
Sorprendentemente, la atmósfera de vapor de roca creada por el calor extremo sufre precipitación. Al igual que el ciclo del agua en la Tierra, donde el agua se evapora, sube a la atmósfera, se condensa y cae como lluvia, también lo hace el sodio, el monóxido de silicio y el dióxido de silicio en K2-141b. En la Tierra, la lluvia regresa a los océanos, donde se evaporará una vez más y se repetirá el ciclo del agua. En K2-141b, el vapor mineral formado por la roca evaporada es arrastrado hacia el lado gélido de la noche por vientos supersónicos y las rocas “llueven” de regreso a un océano de magma. Las corrientes resultantes regresan al lado caluroso del exoplaneta, donde la roca se evapora una vez más.
Aún así, el ciclo en K2-141b no es tan estable como el de la Tierra, dicen los científicos. El flujo de retorno del océano de magma hacia el lado diurno es lento y, como resultado, predicen que la composición mineral cambiará con el tiempo, cambiando eventualmente la superficie y la atmósfera de K2-141b.
“Todos los planetas rocosos, incluida la Tierra, comenzaron como mundos fundidos pero luego se enfriaron y solidificaron rápidamente. Los planetas de lava nos dan una visión poco común de esta etapa de la evolución planetaria ”.
Agrega Nicolas Cowan.
El siguiente paso será probar si estas predicciones son correctas, dicen los científicos. El equipo ahora tiene datos del Telescopio Espacial Spitzer que deberían darles un primer vistazo a las temperaturas diurnas y nocturnas del exoplaneta. Con el lanzamiento del telescopio espacial James Webb en 2021, también podrán verificar si la atmósfera se comporta como se predijo.
El estudio fue publicado Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.