Un planeta distante puede estar presentando su segunda atmósfera, según el Hubble de la NASA.

La atmósfera del exoplaneta rocoso del tamaño de la Tierra, GJ 1132 b, contiene una mezcla tóxica de hidrógeno, metano y cianuro de hidrógeno. Estos gases pueden provenir de lava fundida que se encuentre debajo de la delgada corteza del planeta. La atracción gravitatoria de otro planeta en el sistema probablemente fractura la superficie de GJ 1132 b, lo que le hace parecer una cáscara de huevo agrietada.
Crédito: NASA / ESA / R. Hurt (IPAC / Caltech).


Transformado de un planeta gaseoso como Neptuno a un mundo rocoso y cálido con una atmósfera venenosa, GJ 1132 b demuestra que los planetas pueden sufrir drásticos cambios físicos.

Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado pruebas de que un planeta que orbita a una estrella distante puede haber perdido su atmósfera, pero puede haber ganado una segunda atmósfera debido a la actividad volcánica.

Se supone que el planeta GJ 1132 b comenzó como un mundo gaseoso con una gruesa capa de hidrógeno en la atmósfera. Comenzando con varias veces el diámetro de la Tierra, se cree que este llamado “subneptuno” perdió rápidamente su atmósfera primordial de hidrógeno y helio debido a la intensa radiación de la joven y caliente estrella que orbita. En un corto período de tiempo, un planeta de estas características quedaría reducido a un núcleo desnudo 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 está presente ahora. Basado en una combinación de pruebas de observación directa e inferencia a través de modelos informáticos, el equipo informa que la atmósfera está constituida por 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 niebla 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 fundido del planeta que ahora se libera lentamente a través de procesos volcánicos, formando una nueva atmósfera. Se cree que la atmósfera que vemos hoy se repone continuamente para equilibrar el hidrógeno que escapa al espacio.

“Es muy emocionante porque creemos que la atmósfera que vemos ahora ha sido regenerada, 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 el sur de California. “Primero pensamos que estos planetas altamente irradiados podrían ser bastante aburridos porque creíamos que habrían perdido sus atmósferas. Pero miramos las observaciones existentes de este planeta con el Hubble y dijimos: ‘Oh, no, hay una atmósfera’ “.

Los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencias de que un planeta que orbita una estrella distante puede haber perdido su atmósfera inicial y haber ganado una segunda, a través de la actividad volcánica.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / Robert Hurt.

Los hallazgos podrían tener implicaciones para otros exoplanetas, esto es, planetas más allá de nuestro sistema solar.

“¿Cuántos planetas terrestres comienzan como no terrestres? Algunos pueden comenzar como subneptunos y covertirse en terrestres a través de un mecanismo que fotoevapora la atmósfera inicial. Este proceso comienza en los primeros tiempos en la vida de un planeta, cuando la estrella está más caliente ”, dijo el autor principal Mark Swain de JPL. “Luego la estrella se enfría y el planeta simplemente se queda ahí. De esta manera tienes el mecanismo que permite “cocinar” la atmósfera durante los primeros 100 millones de años, hasta que los procesos se calman. Si puedes regenerar la atmósfera, tal vez puedas conservarla “.

En cierto modo, GJ 1132 b, ubicado a unos 41 años luz de la Tierra, tiene grandes paralelismos con la Tierra, pero en algunos aspectos es muy diferente. Ambos tienen densidades similares, tamaños similares y edades similares (de unos 4.500 millones de años). Ambos comenzaron con una atmósfera dominada por hidrógeno, y ambos comenzaron calientes antes de enfriarse progresivamente. El trabajo del equipo incluso sugiere que GJ 1132 b y la Tierra tienen una presión atmosférica similar en la superficie.

Pero cada planeta tiene su historia de formación profundamente diferente. No se cree que la Tierra sea el núcleo superviviente de un subneptuno. Y la Tierra orbita a una distancia cómoda de nuestro Sol. GJ 1132 b está tan cerca de su estrella enana roja que completa una órbita alrededor de su estrella anfitriona cada día y medio. Esta proximidad extremadamente cercana mantiene a GJ 1132 b bloqueada por las mareas, mostrando la misma cara a su estrella en todo momento, al igual que nuestra Luna mantiene una cara permanentemente frente a la Tierra.

“La pregunta es, ¿qué mantiene el manto lo suficientemente caliente como para permanecer líquido y permitir el vulcanismo?” preguntó Swain. “Este sistema es especial porque tiene la oportunidad de mantener una gran cantidad de calor por el calentamiento de mareas”.

El calentamiento de las mareas es un fenómeno que se produce a través de la 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 se encuentra en una órbita elíptica y las fuerzas de marea que actúan sobre ella son más fuertes cuando está más cerca o más lejos de su estrella anfitriona. Al menos otro planeta en el sistema de la estrella anfitriona también atrae gravitacionalmente al planeta.

Las consecuencias son que el planeta se comprime o se estira a través de este “bombeo” gravitacional. Ese calentamiento de las mareas mantiene el manto líquido durante mucho tiempo. Un ejemplo cercano en nuestro propio sistema solar es la luna de Júpiter, Ío, que tiene una actividad volcánica continua debido a un tira y afloja de las mareas de Júpiter y sus lunas vecinas.

Dado el interior caliente de GJ 1132 b, el equipo cree que la corteza más fría y suprayacente del planeta es extremadamente delgada, tal vez de solo decenas de metros de espesor. Esto es demasiado débil para soportar algo parecido a montañas volcánicas. Su terreno plano también puede agrietarse como una cáscara de huevo debido a la flexión de las mareas. El hidrógeno y otros gases podrían liberarse a través de estas grietas.

El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA tendrá la capacidad de observar a este exoplaneta. La visión infrarroja de Webb podrá permitir a los científicos ver la superficie del planeta. “Si hay charcos de magma o actividad volcánica, esas áreas estarán más calientes”, explicó Swain. “Eso generará más emisiones, por lo que estarán observando potencialmente la actividad geológica real, ¡lo cual es emocionante!”

Los hallazgos del equipo se publicarán en un próximo número de The Astronomical Journal.