A era da exploração do novo Telescópio Espacial James Webb (JWST) está ficando quente – vulcanicamente quente.
Um grupo multidisciplinar de pesquisadores de Cornell modelou e sintetizou lava em laboratório como os tipos de rocha que podem se formar em exoplanetas distantes. Eles desenvolveram 16 tipos de composições de superfície como um catálogo inicial para encontrar mundos vulcânicos que apresentam paisagens de fogo e oceanos de magma.

Sua pesquisa, "Superfícies de Exoplanetas Vulcânicos", foi publicada na próxima edição de novembro de 2022 de Avisos Mensais da Royal Astronomical Society .

"Sintetizamos composições que são representativas de possíveis superfícies de exoplanetas que combinam dados de metalicidade de estrelas, modelagem termodinâmica e experimentos de laboratório", disse o principal autor Esteban Gazel, professor de engenharia Charles N. Mellowes no Departamento de Ciências da Terra e Atmosféricas (EAS). ), na Faculdade de Engenharia. Ele também é membro do interdisciplinar Carl Sagan Institute (CSI) de Cornell.

“As novas observações de mundos de lava pelo JWST estão desvendando os segredos de que tipo de lugares estão em nossa costa cósmica”, disse a coautora Lisa Kaltenegger, diretora do CSI e professora associada de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências. "Nosso catálogo de superfícies de exoplanetas vulcânicos fornece uma ferramenta para decifrar o que compõe esses mundos."

Marc-Antoine Fortin, ex-associado dos grupos de pesquisa de Gazel e Kaltenegger, criou e mediu possíveis superfícies físicas de exoplanetas, guiado por modelos anteriores do que compõe os planetas em torno de estrelas hospedeiras conhecidas.

“Como cientistas planetários e da Terra, estamos procurando pistas para a evolução planetária inicial”, disse Fortin. "Aqui na Terra, temos algumas relíquias naturais - rochas muito antigas - que nos oferecem 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”, disse Fortin. "Mas com exoplanetas, pelo menos para os planetas cheios de magma, podemos ver planetas em diferentes estágios de sua evolução."

Os mundos de lava fornecem fortes pistas para a configuração do exoplaneta, disse Fortin. “Estamos olhando para exoplanetas em outras vizinhanças cósmicas”, disse ele, “aprendendo tudo o que podemos sobre esses planetas distantes que, pelo menos em nossas vidas, não poderemos visitar”.

Com o lançamento bem-sucedido do telescópio Webb e as primeiras recuperações frutíferas de dados e imagens, a ciência tem a oportunidade de explorar exoplanetas com mais detalhes do que nunca, disse Gazel. “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”, disse ele.

Colaborando com Fortin, Gazel e Kaltenegger na pesquisa está Megan Holycross, professora assistente na EAS.

Para montar o catálogo, Fortin e Gazel selecionaram a composição de possíveis mantos de planetas rochosos representativos de planetas que poderiam se formar em torno de diferentes estrelas. Então, usando modelagem termodinâmica, eles calcularam as composições da superfície em diferentes pontos de fusão.

Colaborando com Holycross, o grupo criou lava sintética em fornos de laboratório que combinavam com essas composições, depois as resfriou para replicar possíveis superfícies de exoplanetas.

Depois, Fortin mediu o possível espectro de reflexão infravermelha usando o novo equipamento de espectroscopia no laboratório de Gazel. Ele vinculou sua composição química a uma forte característica espectral - conhecida como característica Christiansen, um pico encontrado em quase 8 micrômetros - que se correlaciona com o teor de sílica e outros componentes químicos importantes.

De acordo com Fortin, há uma imagem ainda maior:"Estamos tentando entender não apenas os exoplanetas, mas todos os planetas rochosos - incluindo o nosso". + Explorar mais

O 'decodificador' climático de exoplanetas ajuda na busca por vida