Numărul planetelor din afara sistemului nostru solar a depășit între timp șase mii, iar printre acestea, una dintre cele mai comune categorii este reprezentată de sub-Neptuni. Aceste corpuri cerești se situează, ca masă, între Pământ și Neptun, însă cunoaștem foarte puține lucruri despre structura lor internă. Astronomii sunt preocupați în mod special de întrebarea dacă acestea au o mantaua solidă, stâncoasă și o atmosferă groasă de hidrogen, sau dacă sunt mai degrabă lumi bogate în materiale volatile, cum ar fi apa și compușii de carbon.

Pentru a rezolva acest mister, au fost solicitate datele telescopului spațial James Webb (JWST), însă cercetătorii au dat peste o legătură neașteptată. S-a dovedit că norii observabili în atmosfera superioară a planetelor nu sunt simple formațiuni pasive, ci modelează activ condițiile din adâncuri. Această descoperire ar putea schimba fundamental modul în care interpretăm datele măsurate până acum, având în vedere că stratul de nori poate masca sau modifica semnalele care indică compoziția chimică de sub suprafață.

Echipa de cercetare a Universității de Stat din Arizona, condusă de Sagnick Mukherjee, a investigat acest fenomen cu ajutorul unor modele computerizate detaliate. Rezultatele lor au scos la iveală faptul că norii care se formează în straturile mai adânci ale atmosferei sub-Neptunilor funcționează practic ca o capcană termică uriașă și influențează fundamental temperatura internă a planetei, având un efect care se extinde până la limita nucleului. Studiul a fost publicat în revista de specialitate The Astrophysical Journal Letters.

Scut termic din roci evaporate în adâncuri

Cel mai surprinzător rezultat al modelelor a fost acela că, în cazul corpurilor cerești studiate, precum GJ 1214 b și TOI-1231 b, surplusul de căldură generat de nori poate atinge proporții uluitoare. Conform calculelor, temperatura straturilor inferioare ale atmosferei poate crește cu peste o mie de grade Celsius din cauza efectului izolator al păturii de nori, în timp ce straturile superioare se răcesc. Acest gradient termic drastic se propagă până la interfața dintre atmosferă și interiorul planetei, unde temperatura poate fi cu 1400-2600 de grade Celsius mai ridicată decât se estima anterior.

Această încălzire extremă furnizează suficientă energie pentru a topi mantaua stâncoasă a planetei, ducând la formarea unui imens ocean global de magmă sub suprafață. Acest proces redefinește fundamental fluxul de material al planetei. Similar activității vulcanice de pe Pământ, aici are loc un schimb intens de gaze între nucleu și învelișul gazos exterior, ceea ce rescrie complet profilul chimic al planetei.

Cercetătorii au subliniat că acest efect de încălzire dirijat de nori nu este doar o pistă secundară interesantă, ci ar putea fi unul dintre motoarele de bază ale evoluției sub-Neptunilor. Căldura captivă modifică inclusiv ritmul de contracție și răcire al planetelor, ceea ce influențează direct dimensiunea lor actuală observabilă și bugetul energetic intern. Acest fenomen a rămas ascuns până acum în fața specialiștilor în modelare și poate oferi o explicație pentru multe observații care anterior păreau contradictorii.

Atmosfera înșelătoare și problema locuibilității

Prezența oceanului de magmă nu rămâne fără consecințe nici asupra compoziției atmosferei. Din roca topită se pot elibera gaze precum oxigenul, hidrura de siliciu sau monoxidul de siliciu, care „contaminează” atmosfera superioară. În paralel, alte substanțe volatile, cum ar fi metanul, vaporii de apă sau amoniacul, se dizolvă înapoi în oceanul de magmă. Acest proces chimic bidirecțional face ca semnalele spectrale măsurate de JWST să nu reflecte compoziția totală a planetei, ci mai degrabă o stare activ modificată, distorsionată de nori.

Această descoperire le dă serioase bătăi de cap oamenilor de știință atunci când interpretează datele. Anterior, astronomii tratau norii mai ales ca pe niște factori perturbatori care suprimă amprentele spectrale. Cu toate acestea, această cercetare a demonstrat că norii sunt capabili de mult mai mult: ei guvernează transformări termice și chimice dinamice care rearanjează radical interiorul planetei. Așadar, atunci când JWST studiază atmosfera unui sub-Neptun, vedem de fapt imaginea unei atmosfere secundare, modelate de nucleul ce clocotește în adâncuri.

Această relație complexă devine deosebit de importantă atunci când sub-Neptunii sunt luați în considerare ca posibile lumi locuibile. Pentru a înțelege dacă suprafața unei astfel de planete este într-adevăr potrivită pentru viață, este indispensabil să cartografiem cu precizie structura sa internă și compoziția reală a atmosferei. Potrivit lui Luis Welbanks, coautor al studiului, această lucrare reprezintă un pas crucial către găsirea răspunsului la întrebarea supremă: din ce sunt alcătuite cu adevărat aceste corpuri cerești misterioase, atât de frecvent întâlnite în galaxia noastră.

© : Hailey Nelson/ASU

Sursa: Universetoday.com