Aprendemos tanto sobre os planetas em nosso quintal que por muito tempo presumimos que o resto da galáxia era praticamente o mesmo. Um planeta rochoso implica uma estrutura clara: um núcleo metálico denso, um manto de silicato e uma fina atmosfera superior. Essa imagem funciona bem para a Terra.
Mas de acordo com um novo artigo apresentado ao Astrophysical Journal, isso não funciona para a maioria dos planetas rochosos do universo. Até agora, o tipo mais comum de mundo que vimos em torno de outras estrelas são os chamados planetas Sub-Netunos: Planetas maiores que a Terra, mas menores Netuno. Os seus parentes mais próximos, as super-Terras, são ligeiramente mais pequenos e provavelmente já perderam o seu hidrogénio há muito tempo. Esses planetas se formam essencialmente da mesma maneira que na história do livro didático Terra Diferentes quantidades de gás residual acumuladas no topo. O ferro afunda no meio, a rocha de silicato flutua acima dele e o hidrogênio fica em cima dele.
Mas aqui está o resumo. À pressão e temperatura dentro de Subnetuno, o hidrogênio, os silicatos e o ferro não reagem tão bem quanto perto da superfície da Terra. Acima de cerca de 4.000 graus Kelvin, o hidrogênio e o silicato fundido são completamente misturados. Eles deixam de ser oleosos e aquosos. Eles se tornam um líquido. Os autores do novo estudo, apresentado no Astrophysical Journal e Atualmente disponível no arXiv Ele descobriu o que isso significa para a estrutura dos planetas, e a resposta é surpreendente.
Se um planeta tiver menos de um por cento de hidrogênio, ele segue o roteiro familiar e forma um núcleo metálico distinto, semelhante à Terra. Mas se absorver mais hidrogénio do que isso, todo o interior do planeta torna-se um líquido único e misto de ferro, silicatos e hidrogénio. Sem núcleo. Sem casaco. Uma composição homogênea a poucos milhares de quilômetros do centro.
Este é um desvio significativo de como normalmente desenhamos esses mundos nas intersecções. A estrutura interna determina como um planeta esfria, como é sua atmosfera e como seu raio evolui ao longo do tempo. Os autores descobriram que esta estrutura falsa pode reproduzir muitas das características que já vemos nas populações de exoplanetas e que os modelos mais antigos de bolo de camadas têm tido dificuldade em explicar.
Uma dessas características é a lacuna de raio, uma curiosa falta de planetas entre tamanhos super-Terra e sub-Netuno. O Telescópio Espacial James Webb E Telescópio Espacial Kepler foram mapeados.
Outra é a forma como os raios dos planetas dependem do seu período orbital. Se assumirmos que os jovens sub-Neptunos armazenam uma porção significativa do seu hidrogénio neste interior misto, ambos irão escapar naturalmente e depois libertá-lo lentamente para o envelope exterior à medida que o planeta arrefece e a região da mistura encolhe. Na verdade, o hidrogênio borbulha da rocha ao longo de centenas de milhões de anos.
Há aqui um efeito experimental, que transforma esta tese em um experimento mental. Se o hidrogénio estiver a escapar gradualmente do interior para a atmosfera, os jovens sub-Netunos deverão encolher mais lentamente do que os modelos padrão prevêem.
Eles devem ser um pouco mais gordos do que deveriam para sua idade. Estamos agora a começar a encontrar sub-Neptunos em torno de estrelas muito jovens (bebés cósmicos, com apenas milhões de anos de idade) onde esta assinatura pode realmente ser medida. O JWST e a próxima geração de sondas de trânsito vão colocar números nisso.
Os avisos são reais. O modelo baseia-se em elaborações teóricas de como o hidrogénio, o silicato e o ferro se comportam sob condições que ainda não podemos reproduzir em laboratório, embora as experiências de alta pressão estejam a começar a recuperar o atraso. Os orçamentos internos de calor destes planetas ainda são incertos, e pequenos erros nesses parâmetros permeiam as previsões. A abordagem de modelagem inversa usada pelos autores (começando com a população planetária observada e retrocedendo até a física que a produziu) é necessariamente estatística.
No entanto, a afirmação básica é ousada e clara. Os tipos mais comuns de planetas na galáxia não se parecem em nada com a Terra por dentro. O conceito familiar de núcleo planetário, o pequeno e denso coração metálico que consideramos natural, pode ser uma exceção. A Terra pode ser estranha.
