Φανταστείτε το έτος 2158. Κάνετε διδακτορικό στην πλανητική ηφαιστειολογία στο Πανεπιστήμιο της Utopia Planitia στον Άρη, επιβιώνοντας με λυοφιλοποιημένο ramen ενώ αναζητάτε τον τέλειο εξωπλανήτη για μελέτη. Αφού ολοκληρώσετε την έρευνά σας για το ηφαιστειακό φεγγάρι του Δία, Io, χρειάζεστε έναν βραχώδη κόσμο έξω από το ηλιακό μας σύστημα με έντονο ηφαιστειακό φαινόμενο όχι από τη βαρύτητα, αλλά από τη θερμότητα ενός κοντινού αστεριού. Ακόμα καλύτερα, πρέπει να είναι μέσα σε 50 έτη φωτός, έτσι ώστε η ερευνητική σας αποστολή γρηγορότερα από το φως (FTL) να είναι εντός του προϋπολογισμού.
Αν και αυτό το σενάριο είναι υποθετικό, οι αστρονόμοι σήμερα μελετούν ήδη έναν αξιόλογο υποψήφιο.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA, οι ερευνητές αναζήτησαν την υπερ-Γη 55 Cancri e (55 Cnc e), έναν εξαιρετικά βραχώδη πλανήτη που βρίσκεται περίπου 41 έτη φωτός από τη Γη. Μετρώντας περίπου 1,88 γήινες ακτίνες και περίπου 8 γήινες μάζες, ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο σε μόλις 0,7 ημέρες. Συγκριτικά, ο Ερμής χρειάζεται 88 ημέρες για να περιστραφεί γύρω από τον Ήλιο μας.
Επειδή το 55 Cancri e περιφέρεται τόσο κοντά στο άστρο του, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η επιφάνειά του είναι αρκετά ζεστή ώστε να παραμείνει λιωμένη. Τα ευρήματά τους, τα οποία έχουν υποβληθεί για δημοσίευση Αστρονομία της ΦύσηςΗ λάβα μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι εξωπλανήτες.
Ο James Webb εντοπίζει μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο
Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε πέντε εκλείψεις του 55 Cancri e με το JWST και συνέκρινε τα αποτελέσματα με μακροχρόνια μοντέλα εξέλιξης βραχωδών εξωπλανητών. Αυτά τα μοντέλα προβλέπουν συνήθως μια ατμόσφαιρα πλούσια σε μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2).
Αντίθετα, οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν μια ατμόσφαιρα πλούσια σε μονοξείδιο του άνθρακα, σχετικά χαμηλή σε διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και εκπληκτικά πλούσια σε υδρογόνο.
Οι ερευνητές βρήκαν επίσης διαφορές μεταξύ των πέντε παρατηρήσεων έκλειψης. Προτείνουν ότι αυτές οι παραλλαγές μπορεί να οφείλονται σε ηφαιστειακή εξάτμιση αερίων ή σύννεφα που σχηματίζονται από υλικό που απελευθερώνεται από το εσωτερικό του πλανήτη. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά τα σύννεφα μπορεί να ψύχουν προσωρινά την επιφάνεια του πλανήτη προτού η συνεχής εκτόξευση αερίων τα διαλύσει.
Η μελέτη σημειώνει: “Δεδομένου ότι οι δευτερεύουσες ατμόσφαιρες των βραχωδών πλανητών ρυθμίζονται από τον εσωτερικό σχηματισμό και την επακόλουθη εξάτμιση αερίων, η σύνθεση των ατμόσφαιρών τους συνδέεται άμεσα με τις εσωτερικές συνθήκες οξειδοαναγωγής τους. Η προτίμηση για μοντέλα πλούσια σε υδρογόνο, μαζί με τις απότομες αναστροφές που δημιουργούν, προτείνει ένα εσωτερικό σχετικά χαμηλό σε οξυγόνο με χαμηλά επίπεδα οξυγόνου στο εσωτερικό.”
Τι αποκαλύπτει η χημεία του πλανήτη
Η οξειδοαναγωγική κατάσταση ενός πλανήτη περιγράφει τη χημική ισορροπία μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου/σιδήρου στο εσωτερικό του. 55 Για το Cancri e, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το υδρογόνο προτιμάται έντονα από το οξυγόνο, βοηθώντας να εξηγηθεί γιατί ο πλανήτης έχει ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο.
Επειδή μια ατμόσφαιρα μπορεί να αντικατοπτρίζει αυτό που συμβαίνει βαθιά μέσα σε έναν πλανήτη, αυτές οι παρατηρήσεις θα μπορούσαν να προσφέρουν ένα σπάνιο παράθυρο στη χημεία του εσωτερικού ενός εξωγήινου κόσμου.
Οι εξωπλανήτες λάβας γίνονται όλο και πιο συνηθισμένοι
Το ενδιαφέρον για τους εξωπλανήτες λάβας έχει αυξηθεί ραγδαία την τελευταία δεκαετία καθώς έχουν ανακαλυφθεί περισσότεροι από αυτούς τους ακραίους κόσμους, αν και το ίδιο το 55 Cancri E αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά το 2004.
Άλλοι γνωστοί εξωπλανήτες λάβας περιλαμβάνουν τους K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d και CoRoT-7 b. Οι περίοδοι τροχιάς τους είναι 6,7 ώρες, 7,5 ημέρες, 10,5 ώρες, 4,2 ημέρες και 20,4 ώρες αντίστοιχα.
Όπως και το 55 Cancri e, αυτοί οι πλανήτες είναι παλιρροιακά κλειδωμένοι στα αστέρια που τους φιλοξενούν και αντέχουν σε εξαιρετικές θερμοκρασίες. 55 Στο Cancri e, το λιωμένο πέτρωμα θεωρείται ότι συμπυκνώνεται μόνιμα προς τον ήλιο. Άλλοι κόσμοι, όπως ο L 98-59 d, μπορεί να καλύπτονται από έναν παγκόσμιο ωκεανό μάγμα παρόμοιο με το ηφαιστειακό τοπίο του φεγγαριού του Δία Io.
Io εναντίον Lava Exoplanets
Αν και τόσο οι εξωπλανήτες Ιο όσο και οι εξωπλανήτες λάβας μπορούν να επιδείξουν εκτεταμένο ηφαιστειακό, οι δυνάμεις που οδηγούν αυτή τη δραστηριότητα είναι πολύ διαφορετικές.
Τα ηφαίστεια της Io τροφοδοτούνται από παλιρροϊκή θέρμανση. Η τεράστια βαρύτητα του Δία διαστέλλεται συνεχώς και συστέλλει το μικροσκοπικό φεγγάρι, δημιουργώντας αρκετή εσωτερική θερμότητα για να τροφοδοτήσει τεράστιες ηφαιστειακές εκρήξεις.
Οι εξωπλανήτες λάβας όπως ο 55 Cancri E, αντίθετα, αρχικά θερμαίνονται καθώς περιφέρονται πολύ κοντά στα αστέρια υποδοχής τους. Η έντονη αστρική τους θερμότητα λιώνει τον επιφανειακό βράχο και δεδομένου ότι πολλοί από αυτούς τους κόσμους είναι παλιρροιακά κλειδωμένοι, οι λιωμένες περιοχές μπορούν να παραμείνουν μόνιμα συγκεντρωμένες στο φως της ημέρας.
Καθώς οι αστρονόμοι συνεχίζουν να χρησιμοποιούν ισχυρά παρατηρητήρια όπως το JWST, το 55 Cancri E και άλλοι κόσμοι λάβας μπορούν να αποκαλύψουν περισσότερα για το σχηματισμό, την εξέλιξη και το κρυμμένο εσωτερικό των πιο ακραίων βραχωδών πλανητών που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ.
