Mundos vulcânicos são comuns em nosso sistema solar. Há a Terra, é claro, mas também há a lua de Júpiter, Marte, Vênus e Io, por exemplo. Todos estão em erupção ou estão em erupção de vulcões. Mas e os planetas e luas em outros sistemas solares? Até agora, os astrônomos encontraram milhares de exoplanetas, então quantos deles – rochas – poderiam ser vulcânicos? Na verdade, alguns podem ser terras de lava reais, cobertas de magma derretido. Em 27 de setembro de 2022, pesquisadores da Universidade de Cornell disseram que sintetizaram diferentes tipos de lama em laboratório que podem ser encontrados em um mundo tão distante e estranho.
Os pesquisadores publicaram seus resultados revisados por pares na edição de novembro de 2022 do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Crie um mundo de lava alienígena
Os pesquisadores queriam saber que tipos de detritos poderiam existir em planetas rochosos distantes. Com isso em mente, eles modelaram 16 rochas possíveis nesses mundos. Essas músicas servem como um catálogo para ajudar a identificar planetas (ou mesmo luas) que provavelmente entrarão em erupção. Como diz o artigo:
As características espectrais das superfícies dos exoplanetas rochosos fornecem informações sobre sua evolução e funcionamento interno. No entanto, ainda não existe uma base de dados que contenha refletividade espectral e emissão de uma ampla gama de materiais de superfície de exoplanetas vulcânicos potenciais. Aqui, primeiro sintetizamos 16 possíveis superfícies de exoplanetas, abrangendo uma ampla gama de composições químicas com base no material potencial do manto de exoplanetas vulcânicos guiados pelo metalicidade de diferentes estrelas hospedeiras.
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Autor principal Esteban Gazel de Cornell comentou:
Nós sintetizamos composições que são representativas de possíveis superfícies de exoplanetas que combinam dados de metalicidade de estrelas, modelagem termodinâmica e experimentos de laboratório.
O telescópio Webb da NASA poderá encontrar esses tipos de planetas. Coautor Lisa Kaltenegger em Cornell acrescentou:
As novas observações de mundos de lava por Webb estão desvendando os segredos de que tipo de lugares estão em nossa costa cósmica. Nosso catálogo de superfícies de exoplanetas vulcânicos fornece uma ferramenta para decifrar o que compõe esses mundos.
Pistas para a evolução planetária
Um dos principais objetivos dos pesquisadores é encontrar novas pistas sobre a evolução dos planetas. É aí que entra o catálogo. Gazel e seus colegas usaram modelos anteriores de componentes planetários conhecidos. Esses dados são um guia para novos modelos de superfície planetária que estão sendo desenvolvidos em relação ao vulcanismo. Outro membro da equipe de pesquisa, Marc-Antoine Fortin, disse:
Como cientistas da Terra e do planeta, estamos procurando pistas para a evolução planetária inicial. Aqui na Terra, temos algumas relíquias naturais – rochas muito antigas – que nos dão uma ideia sobre nosso próprio planeta há bilhões de anos. Esses mundos de lava são como uma máquina do tempo, porque a Terra também já foi lava. Mas com exoplanetas, pelo menos para aqueles planetas cheios de magma, podemos ver planetas em diferentes estágios de sua evolução.
Esses modelos são importantes, especialmente porque não poderemos ir a esses planetas distantes tão cedo. Fortin acrescentou:
Estamos olhando para exoplanetas em outras vizinhanças cósmicas, aprendendo tudo o que podemos sobre esses planetas distantes que, pelo menos em nossas vidas, não poderemos visitar.
Caracterizando mundos de lava alienígenas com Webb
Como observou Gazel, este é o único momento em que os planetas alienígenas podem ser estudados. O novo telescópio Webb desempenhará um papel importante para poder ver com mais clareza do que nunca:
Nosso catálogo inicial se torna uma ferramenta importante para entender a composição química de exoplanetas vulcânicos que não são melhor descritos por análogos do sistema solar.
Como o jornal também afirmou:
Este banco de dados é uma ferramenta para auxiliar na interpretação de espectros futuros de mundos vulcânicos e de lava que serão coletados pelo Telescópio Espacial James Webb e outras missões.
Montando o catálogo
Então, como Gazel e seus colegas montaram a nova programação? Eles se concentraram na construção de mantos de planetas rochosos. A composição irá variar dependendo do tipo de estrela que os planetas orbitam. Isso ocorre porque diferentes tipos de estrelas também criaram músicas diferentes. Os pesquisadores queriam saber quais seriam os pontos de fusão desses diferentes componentes. Para fazer isso, eles usam modelos termodinâmicos. Modelos termodinâmicos são usados para prever se o equilíbrio químico e físico está em repouso ou em equilíbrio devido à ação igual de forças opostas.
Conhecendo o ponto de fusão, os pesquisadores criaram uma pasta artificial no laboratório. Esta lama está associada a uma variedade de afloramentos planetários. Ao resfriar a lava artificial depois, a equipe reconstruiu as possíveis localizações desses planetas.
Então, medindo a refletância infravermelha, eles ligaram a composição química ao fator Christiansen ou efeito Christiansen. Este é um pico no espectro encontrado em cerca de 8 micrômetros relacionado ao conteúdo de sílica e outros elementos químicos importantes. Isso fornece pistas sobre a composição desses mundos vulcânicos. O fator Christiansen tem sido usado para estudar o clima lunar.
Além disso, poderia ajudar os cientistas a entender melhor como nosso planeta rochoso se formou e evoluiu. Fortin disse:
Estamos tentando entender não apenas os exoplanetas, mas todos os planetas rochosos, incluindo o nosso.
Abaixo: Cientistas da Universidade de Cornell criam mundos de lava alienígenas no laboratório. Eles copiam as posições dos exoplanetas que são rochas vulcânicas.
