Nuvens formadas a partir de rocha vaporizada poderão criar o melhor isolamento térmico num dos tipos mais comuns de exoplanetas já descobertos – sub-Netuno – onde as superfícies sólidas destes mundos derretem e se tornam oceanos de magma.
“Este trabalho leva-nos um passo mais perto de responder à questão de saber de que são feitos estes mundos misteriosos”, disse a astrónoma Louise Wellbanks, da Universidade Estatal do Arizona. Relatório.
O O Telescópio Espacial James Webb (JWST) está ocupado estudando as atmosferas de vários planetas subnetunianos e tentando aprender mais sobre sua composição total, já que suas atmosferas deveriam representar a composição de tais planetas, mas até agora os resultados são inconclusivos.
As atmosferas dos sub-Netunos são profundas e densas, o que significa que as pressões próximas à fronteira entre a atmosfera e o corpo sólido do mundo podem transformar minerais em vapores, que formam nuvens. Esses minerais incluem óxido de alumínio, ferro, silicato de magnésio, sulfeto de manganês, cloreto de potássio, sulfeto de sódio e sulfeto de zinco.
Usando simulações computacionais detalhadas, uma equipe liderada por Chanik Mukherjee, da Universidade Estadual do Arizona, investigou o efeito que essas nuvens teriam na superfície e na atmosfera do sub-Netuno.
Eles mostraram que quando essas nuvens minerais se formam profundamente, elas agem como mantas isolantes eficientes que retêm o calor (e grande parte dele) que escapa do núcleo do planeta.
“Nos sub-Netunos atualmente estudados com o JWST, ficamos surpresos ao descobrir que o aquecimento provocado pelas nuvens pode aumentar as temperaturas na fronteira interna da atmosfera do planeta em cerca de 1.400 a 2.600 graus Celsius (2.550-4.712 graus Fahrenheit).”
Ao mesmo tempo, a atmosfera superior esfria significativamente, pois o calor é impedido de escapar.
À medida que todo esse calor se aproxima da superfície, a rocha começa a derreter.
“Para alguns dos planetas que modelámos, esse calor extra é suficiente para derreter a superfície do planeta e criar um oceano de magma,” disse Matthew Nixon, membro da equipa, da Universidade Estatal do Arizona.
Esses potenciais planetas de magma incluem GJ 1214b, que está em órbita Anão Vermelho Estrela 48 anos-luz distante. Já se pensou que fosse um mundo de água fria, mas a descoberta do JWST em 2025 de vapores metálicos e neblina de dióxido de carbono na atmosfera de GJ 1214b refutou isso, e agora parece que sua superfície, indetectável sob uma atmosfera espessa, pode ter derretido completamente.
No entanto, a existência de oceanos de magma abre a possibilidade de uma química atmosférica mais complexa. O gás escapa do magma e se difunde na atmosfera, teoricamente enriquecendo-o em oxigênio, hidreto de silício e monóxido de silício, enquanto o magma absorve amônia, metano e vapor da atmosfera. Por outras palavras, a atmosfera é enriquecida com material da superfície da Terra, ao mesmo tempo que está esgotada de alguns dos gases que os astrónomos esperam ver em abundância.
Isto significa que os esforços do JWST para aprender sobre a composição total de um exoplaneta sub-Netuno a partir dos espectros da sua atmosfera podem ser distorcidos por esta troca gasosa entre o oceano de magma e a atmosfera. O calor extra também afectaria o futuro destes planetas sub-Netuno, uma vez que o calor extra aumentaria as suas atmosferas inferiores e evitaria que o planeta encolhesse ao longo de milhares de milhões de anos.
Se as descobertas estiverem corretas, seriam um grande obstáculo à habitabilidade dos sub-Netunos. Mesmo que a fronteira entre a atmosfera de um planeta e um corpo sólido não seja quente o suficiente para formar magma, pode tornar a superfície demasiado quente para suportar água líquida ou vida.
As descobertas foram publicadas em 8 de julho Cartas de diários astrofísicos.
