Por muitos anos, por tudo que sabíamos, nosso sistema solar estava sozinho no universo. Então, telescópios melhores começaram a revelar um tesouro de planetas circulando estrelas distantes.

Em 2014, O Telescópio Espacial Kepler da NASA entregou aos cientistas uma miscelânea de mais de 700 planetas distantes totalmente novos para estudar - muitos deles diferentes do que tínhamos visto anteriormente. Em vez de gigantes gasosos como Júpiter, que pesquisas anteriores pegaram primeiro porque são mais fáceis de ver, esses planetas eram menores e, em sua maioria, rocha por massa.

Os cientistas notaram que havia muitos desses planetas do tamanho ou apenas maiores do que a Terra, mas houve um corte íngreme antes que os planetas atingissem o tamanho de Netuno. "Este é um precipício nos dados, e é bastante dramático, "disse o cientista planetário da Universidade de Chicago Edwin Kite." O que estamos intrigando é por que os planetas tendem a parar de crescer além de cerca de três vezes o tamanho da Terra. "

Em um artigo publicado em 17 de dezembro em Cartas de jornal astrofísico , Kite e colegas da Washington University, Universidade de Stanford, e a Penn State University oferecem uma explicação inovadora para essa queda:os oceanos de magma na superfície desses planetas absorvem prontamente sua atmosfera quando os planetas atingem cerca de três vezes o tamanho da Terra.

Pipa, que estuda a história de Marte e os climas de outros mundos, estava bem posicionado para estudar a questão. Ele achava que a resposta poderia depender de um aspecto pouco estudado desses exoplanetas. Acredita-se que a maioria dos planetas ligeiramente menores do que o tamanho do declive têm oceanos de magma em suas superfícies - grandes mares de rocha derretida como aqueles que uma vez cobriram a Terra. Mas em vez de se solidificar como o nosso, estes são mantidos quentes por uma espessa manta de atmosfera rica em hidrogênio.

"Até aqui, quase todos os modelos que temos ignoram este magma, tratando-o como quimicamente inerte, mas a rocha líquida é quase tão fluida quanto a água e muito reativa, "disse Kite, professor assistente do Departamento de Ciências Geofísicas.

A questão que Kite e seus colegas consideraram foi se, à medida que os planetas adquirem mais hidrogênio, o oceano pode começar a "comer" o céu. Neste cenário, conforme o planeta adquire mais gás, ele se acumula na atmosfera, e a pressão na parte inferior, onde a atmosfera encontra o magma, começa a se formar. Inicialmente, o magma absorve o gás adicionado a uma taxa constante, mas conforme a pressão aumenta, o hidrogênio começa a se dissolver muito mais rapidamente no magma.

"Não apenas isso, mas o pouco de gás adicionado que permanece na atmosfera aumenta a pressão atmosférica, e, assim, uma fração ainda maior do gás que chega mais tarde se dissolverá no magma, "Disse Kite.

Assim, o crescimento do planeta para antes de atingir o tamanho de Netuno. (Como a maior parte do volume desses planetas está na atmosfera, encolher a atmosfera encolhe os planetas.)

Os autores chamam isso de "crise de fugacidade, "após o termo que mede o quanto mais rapidamente um gás se dissolve em uma mistura do que seria esperado com base na pressão.

A teoria se encaixa bem com as observações existentes, Disse Kite. Existem também vários marcadores que os astrônomos podem procurar no futuro. Por exemplo, se a teoria estiver correta, planetas com oceanos de magma que são frios o suficiente para ter cristalizado na superfície devem exibir perfis diferentes, já que isso impediria o oceano de absorver tanto hidrogênio. Pesquisas em andamento e futuras do TESS e outros telescópios devem dar aos astrônomos mais dados com os quais trabalhar.

"Nada como esses mundos existe em nosso sistema solar, "disse Kite." Embora nosso trabalho sugira uma solução para um dos quebra-cabeças colocados pelos exoplanetas sub-Netuno, eles ainda têm muito a nos ensinar! "