Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que un planeta que orbita una estrella distante puede haber perdido su atmósfera, pero ganó una segunda debido a la actividad volcánica.
Se plantea la hipótesis de que el planeta, GJ 1132 b, comenzó como un mundo gaseoso con una gruesa capa de hidrógeno en la atmósfera. Comenzando con el diámetro de la Tierra varias veces, se cree que este llamado «subneptuno» perdió rápidamente su atmósfera primordial de hidrógeno y helio debido a la intensa radiación de la joven estrella en órbita caliente. En un corto período de tiempo, tal planeta se reduciría a un núcleo vacío del tamaño de la Tierra. Fue entonces cuando las cosas se pusieron interesantes.
Para sorpresa de los astrónomos, Hubble observó una atmósfera que, según su teoría, es una «atmósfera secundaria» que ahora está presente. Basado en una combinación de evidencia de observación directa e inferencia a través de modelos informáticos, el equipo informa que la atmósfera consiste en hidrógeno molecular, cianuro de hidrógeno, metano y también contiene una neblina de aerosol. El modelo sugiere que la neblina de aerosol se basa en hidrocarburos producidos fotoquímicamente, similar a la contaminación atmosférica en la Tierra.
Los científicos interpretan el hidrógeno atmosférico actual en GJ 1132 b como hidrógeno de la atmósfera original que fue absorbido por el manto de magma derretido del planeta y ahora se libera lentamente a través de procesos volcánicos para formar una nueva atmósfera. Se cree que la atmósfera que vemos hoy se repone continuamente para equilibrar el hidrógeno que se escapa al espacio.
«Es muy emocionante porque creemos que la atmósfera que vemos ahora se ha regenerado, por lo que podría ser una atmósfera secundaria», dijo la coautora del estudio Raissa Estrela del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. «Primero pensamos que estos planetas altamente irradiados podrían ser muy aburridos porque creemos que han perdido sus atmósferas. Pero miramos las observaciones existentes de este planeta con el Hubble y dijimos: ‘Oh, no, hay una atmósfera allí'».
El exoplaneta rocoso GJ 1132 b, similar en tamaño y densidad a la Tierra, tiene una atmósfera nebulosa compuesta de gases volcánicos. Los científicos dicen que GJ 1132 b, que orbita una estrella enana roja a unos 41 años luz de distancia, tiene algunas características en común con los mundos de nuestro propio sistema solar, así como importantes diferencias. Su apariencia nebulosa se puede comparar con Titán, la luna más grande de Saturno, la única luna del sistema solar con una atmósfera sustancial, aunque Titán es mucho más frío. Nuestra propia Tierra puede haber parecido tan nebulosa al comienzo de su historia, aunque, a diferencia de la Tierra, el nuevo planeta es demasiado caliente para ser habitable. Y GJ 1132 b probablemente tiene una «atmósfera secundaria», creada por la actividad volcánica después de que su primera atmósfera de hidrógeno-helio fuera eliminada por la radiación de su estrella. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Lizbeth B. De La Torre
Los hallazgos pueden tener implicaciones para otros exoplanetas, planetas además de nuestro sistema solar.
«¿Cuántos planetas terrestres no comienzan como terrestres? Algunos pueden comenzar como subneptunos y convertirse en terrestres a través de un mecanismo que fotoevapora la atmósfera primordial. Este proceso funciona temprano en la vida de un planeta, cuando la estrella está más caliente», dijo el líder del JPL. autor Mark Swain. «Entonces la estrella se enfría y el planeta se detiene. Tienes este mecanismo mediante el cual puedes cocinar la atmósfera durante los primeros 100 millones de años, y luego las cosas se calman. Y si puedes regenerar la atmósfera, tal vez puedas mantenerla».
En algunos aspectos, GJ 1132 b, ubicado a unos 41 años luz de la Tierra, tiene tentadores paralelos con la Tierra, pero en algunos aspectos es muy diferente. Ambos tienen densidades similares, tamaños y edades similares, alrededor de 4.500 millones de años. Ambos comenzaron con una atmósfera dominada por hidrógeno y ambos estaban calientes antes de enfriarse. El trabajo del equipo incluso sugiere que GJ 1132 by la Tierra tienen una presión atmosférica similar en la superficie.
Pero los planetas tienen historias de entrenamiento profundamente diferentes. No se cree que la Tierra sea el núcleo superviviente de un subneptuno. Y la órbita de la Tierra a una distancia cómoda de nuestro sol. GJ 1132 b está tan cerca de su estrella enana roja que orbita a su estrella anfitriona una vez al día y medio. Esta proximidad extremadamente cercana mantiene a GJ 1132 b bloqueado en forma de marea, mostrando la misma cara a su estrella todo el tiempo, al igual que nuestra Luna mantiene un hemisferio permanentemente frente a la Tierra.
«La pregunta es, ¿qué mantiene el manto lo suficientemente caliente como para permanecer líquido y alimentar el vulcanismo?» preguntó Swain. «Este sistema es especial porque tiene la oportunidad de calentar mucho las mareas».
El calentamiento de las mareas es un fenómeno que se produce por fricción, cuando la energía de la órbita y la rotación de un planeta se dispersa en forma de calor dentro del planeta. GJ 1132 b está en una órbita elíptica, y las fuerzas de marea que actúan sobre ella son más fuertes cuando están más cerca o más lejos de su estrella anfitriona. Al menos otro planeta en el sistema estelar anfitrión también atrae gravitacionalmente al planeta.
Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia de que un planeta que orbita una estrella distante puede haber perdido su atmósfera, pero ganó una segunda debido a la actividad volcánica. Se plantea la hipótesis de que el planeta, GJ 1132 b, comenzó como un mundo gaseoso con una gruesa capa de hidrógeno en la atmósfera. Comenzando con el diámetro de la Tierra varias veces, se cree que este llamado «subneptuno» perdió rápidamente su atmósfera primordial de hidrógeno y helio debido a la intensa radiación de la joven estrella en órbita caliente. En un corto período de tiempo, tal planeta se reduciría a un núcleo vacío del tamaño de la Tierra. Fue entonces cuando las cosas se pusieron interesantes. Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
Las consecuencias son que el planeta se comprime o estira por medio de este «bombeo» gravitacional. Este calentamiento de las mareas mantiene el manto líquido durante mucho tiempo. Un ejemplo cercano en nuestro propio sistema solar es la luna Io de Júpiter, que tiene actividad volcánica continua debido a un tira y afloja de Júpiter y las lunas de Júpiter circundantes.
Dado el cálido interior del GJ 1132 b, el equipo cree que la corteza más fría del planeta es extremadamente delgada, quizás solo de cientos de metros de espesor. Es demasiado débil para soportar algo que parezca montañas volcánicas. Su terreno plano también puede agrietarse como una cáscara de huevo debido a la flexión de la marea. El hidrógeno y otros gases pueden liberarse a través de estas grietas.
El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA tiene la capacidad de observar este exoplaneta. La visión infrarroja de Webb puede permitir a los científicos ver la superficie del planeta. «Si hay charcos de magma o vulcanismo, estas áreas serán más cálidas», explicó Swain. «Esto generará más emisiones y, por lo tanto, potencialmente estarán observando la actividad geológica real, ¡lo cual es emocionante!»
Los hallazgos del equipo se publicarán en el próximo número de The Astronomical Journal.
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