Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Oxford ha descubierto evidencia de un tipo de planeta previamente desconocido fuera de nuestro sistema solar, uno que atrapa grandes cantidades de azufre en las profundidades de un océano de roca fundida de larga vida. Los resultados se publicaron el 16 de marzo. Naturaleza Astronomía.
La Tierra, conocida como L 98-59 d (un exoplaneta, lo que significa que orbita una estrella fuera de nuestro sistema solar), orbita una pequeña estrella roja a unos 35 años luz de la Tierra. Los datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) y de observatorios terrestres han revelado algo inusual. Para un planeta aproximadamente 1,6 veces el tamaño de la Tierra, tiene una densidad sorprendentemente baja y una atmósfera rica en sulfuro de hidrógeno.
Un planeta que desafía la clasificación
Hasta ahora, los científicos solían agrupar un planeta como L 98-59 d en una de dos categorías. Podría ser una “enana gaseosa” rocosa con una atmósfera dominada por el hidrógeno, o una Tierra rica en agua cubierta por océanos profundos y hielo.
Nuevas pruebas muestran que no encaja en ninguna de las categorías. En cambio, L 98-59 d parece pertenecer a una clase completamente diferente de planetas dominados por compuestos pesados de azufre.
Un océano global de magma debajo de la superficie
Para comprender este mundo inusual, investigadores de la Universidad de Oxford, la Universidad de Groningen, la Universidad de Leeds y ETH Zurich utilizaron simulaciones informáticas avanzadas para rastrear su evolución desde su formación hace casi cinco mil millones de años hasta la actualidad. Combinando observaciones telescópicas con modelos detallados del interior y la atmósfera del planeta, pudieron inferir lo que estaba sucediendo en las profundidades del planeta.
Sus hallazgos muestran que L 98-59 d tiene un manto hecho de silicatos fundidos, similar a la lava de la Tierra. Debajo de su superficie se encuentra un vasto océano de magma que se extiende a miles de kilómetros de profundidad. Este enorme reservorio permite al planeta atrapar grandes cantidades de azufre en su interior durante largos periodos de tiempo.
Los océanos de magma ayudan a mantener una atmósfera densa rica en hidrógeno que contiene gases que contienen azufre, como el sulfuro de hidrógeno (H2S). Normalmente, la radiación de la estrella anfitriona expulsa lentamente estos gases al espacio mediante un proceso impulsado por rayos X.
Ciclos de azufre entre el interior y la atmósfera.
Durante miles de millones de años, el intercambio químico continuo entre el interior fundido y la atmósfera ha dado forma a la apariencia actual del planeta. Esta interacción explica la inusual señal detectada por el telescopio.
Los investigadores sugieren que L 98-59 d puede ser el primer ejemplo identificado de una extensa población de planetas ricos en gas dominados por azufre que sustentan océanos de magma de larga vida. De ser así, indicaría una diversidad de tipos de planetas en toda la galaxia mucho más amplia de lo que se había reconocido anteriormente.
El autor principal, el Dr. Harrison Nicholls (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), dijo: “Este descubrimiento sugiere que las categorías que los astrónomos utilizan actualmente para describir los planetas menores pueden ser demasiado simplistas. Aunque es poco probable que este planeta fundido albergue vida, refleja la amplia diversidad de mundos que existen fuera del Sistema Solar: ¿estamos esperando entonces otros tipos de planes para el Sistema Solar?”
Cómo el azufre da forma a la atmósfera
Las observaciones del JWST de 2024 detectaron dióxido de azufre junto con otros gases de azufre en lo alto de la atmósfera superior de L 98-59 d. Según el modelo del equipo, estos gases se forman cuando la radiación ultravioleta de la estrella anfitriona, la enana roja L 98-59, provoca reacciones químicas.
Al mismo tiempo, el océano de magma que se encuentra debajo actúa como un sistema de almacenamiento masivo de volátiles, absorbiendo y liberando gases durante miles de millones de años desde que se formó el planeta. Esta combinación de almacenamiento interno profundo y química impulsada por los rayos ultravioleta explica las propiedades únicas del planeta.
Las simulaciones indican que L 98-59 d probablemente se formó con una gran cantidad de material volátil y pudo haber sido alguna vez un gran planeta de tipo subneptuno. Con el tiempo se enfría, pierde parte de su atmósfera y se encoge.
Los científicos señalan que se cree que los océanos de magma son el estado inicial de todos los planetas rocosos (incluidos la Tierra y Marte). El estudio de estos entornos en mundos distantes puede proporcionar información sobre las primeras etapas de la historia de nuestro propio planeta.
Reconstruyendo mundos alienígenas con modelos
El coautor, el profesor Raymond Pierrehumbert (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), dijo: “Lo emocionante es que podemos usar modelos informáticos para descubrir el interior oculto de un planeta que nunca visitaremos. Aunque los astrónomos sólo pueden medir el tamaño, la masa y la atmósfera de un planeta, esta investigación puede explicar desde las profundidades del pasado que esto es posible. Estos mundos alienígenas, y planetas equivalentes a nuestro propio sistema solar. Descubra los tipos”.
JWST ya está proporcionando datos cada vez mayores y se espera que futuras misiones como Ariel y PLATO amplíen ese conjunto de datos aún más. El equipo de investigación planea aplicar sus modelos a estas observaciones utilizando el aprendizaje automático para mapear la diversidad de planetas fuera de nuestro sistema solar y vincularlos con su evolución temprana.
Al hacerlo, los científicos esperan comprender mejor cómo se forman y evolucionan los planetas e identificar qué tipos de mundos podrían sustentar vida.
El Dr. Richard Chatterjee (Universidad de Leeds/Universidad de Oxford) dijo: “Nuestros modelos informáticos simulan varios procesos planetarios, lo que nos permite retroceder el tiempo y comprender cómo evolucionó este inusual exoplaneta rocoso, L 98-59 d. El gas de sulfuro de hidrógeno es responsable del huevo allí. Pero, como siempre, aún se necesitan más observaciones para comprender este planeta y otros similares. Resulta que los planetas bastante intensos son sorprendentemente comunes”.
