Sabemos muito sobre os planetas em nosso quintal e, por muito tempo, pensamos que o resto da galáxia parecia igual. Um planeta rochoso significa uma estrutura clara: um núcleo metálico denso, um manto de silicato e uma atmosfera fina no topo. Esta foto funciona bem para a Terra.
Mas de acordo com um novo artigo apresentado ao The Astrophysical Journal, isso pode não funcionar para a maioria dos planetas rochosos do universo. De longe, o tipo mais comum de planeta que encontramos em torno de outras estrelas é uma classe de planetas chamada Sob Netuno: Um planeta maior que a Terra, mas menor que a Terra Netuno. As suas primas ligeiramente mais pequenas, as super-Terras, provavelmente perderam a maior parte do seu hidrogénio há muito tempo. Esses planetas se formaram essencialmente da mesma maneira na história do livro didático Terra Sim, apenas tem quantidades variáveis de sobras de gás empilhadas em cima. O ferro afunda no meio, rochas de silicato flutuam acima dele e o hidrogênio fica no topo.
Mas aqui está o problema. Nas pressões e temperaturas do interior subnetuniano, o hidrogénio, os silicatos e o ferro comportam-se de forma diferente do que perto da superfície da Terra. Acima de cerca de 4.000 graus Kelvin, o gás hidrogênio e o silicato fundido são completamente miscíveis. Eles não são mais óleo e água. Eles se tornam um líquido. Os autores de um novo estudo submetido ao Astrophysical Journal e Atualmente disponível no arXiv Descubra o que isso significa para a estrutura desses planetas e a resposta será surpreendente.
Se um planeta acumula menos de um por cento da sua massa em hidrogénio, segue um roteiro familiar e forma um núcleo metálico discreto como a Terra. Mas se absorver mais hidrogénio do que isso, todo o interior do planeta torna-se num fluido único, misturado e agitado de ferro, silicato e hidrogénio. Sem núcleo. Sem capa. Apenas uma mistura uniforme que se estende por milhares de quilômetros do centro.
Isto é muito diferente de como normalmente desenhamos seções transversais desses mundos. A estrutura interna determina como o planeta esfria, como mantém sua atmosfera e como seu raio muda ao longo do tempo. Os autores descobriram que esta estrutura de miscibilidade pode reproduzir muitas das características que já vemos nas populações de exoplanetas, que o antigo modelo de bolo de camadas tem dificuldade em explicar.
Uma dessas características é a lacuna de raio, a estranha lacuna no tamanho do planeta entre as super-Terras e os sub-Netunos, Telescópio Espacial James Webb e Telescópio Espacial Kepler Já planejado.
Outra é a forma como o raio de um planeta depende do seu período orbital. Se assumirmos que os sub-Netunos jovens armazenam a maior parte do seu hidrogénio neste interior miscível e depois libertam-no lentamente na camada exterior à medida que o planeta arrefece e a região miscível encolhe, então ambos cairiam naturalmente. Na verdade, o hidrogênio emerge das rochas ao longo de centenas de milhões de anos.
Há um resultado testável aqui, e é por isso que este artigo é mais do que apenas um experimento mental. Se o hidrogênio se dissolver gradualmente na atmosfera vindo do interior, então os jovens sub-Netunos deverão encolher mais lentamente do que o modelo padrão prevê.
Eles devem parecer um pouco mais inchados do que seus pares. Estamos agora a começar a descobrir sub-Netunos em torno de estrelas muito jovens (crianças cósmicas, com apenas dezenas de milhões de anos de idade), onde esta característica pode realmente ser medida. O JWST e a Pesquisa de Transporte da Próxima Geração irão contabilizar isso.
Esses avisos são reais. O modelo baseia-se em extrapolações teóricas de como o hidrogénio, os silicatos e o ferro se comportam em 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 permanecem incertos, e pequenos erros nestes parâmetros propagam-se em previsões. A abordagem de modelagem inversa usada pelos autores (começando com a população observada de planetas e trabalhando retroativamente até a física que a produziu) é necessariamente estatística e não determinística.
Ainda assim, a afirmação básica é ousada e clara. O tipo mais comum de planeta na Via Láctea pode parecer completamente diferente da Terra por dentro. O conceito familiar de núcleo planetário, o pequeno e denso coração metálico que tomamos como certo, pode ser a exceção e não a exclusão. A Terra é provavelmente a mais estranha.
