Se cree que las atmósferas tempranas de los planetas rocosos surgen principalmente de los gases liberados de la superficie del planeta como resultado del calentamiento intenso durante la acumulación de los componentes básicos del planeta y la subsecuente actividad volcánica en las primeras etapas del desarrollo del planeta. Fuente: Dan Durda / Southwest Research Institute
En un novedoso estudio de laboratorio de las atmósferas iniciales de planetas rocosos similares a la Tierra, los científicos de la UC Santa Cruz calentaron muestras de meteoritos a alta temperatura en un horno de alta temperatura y analizaron los gases liberados.
Sus resultados, publicados el 15 de abril en Astronomía de la naturalezasugieren que las atmósferas terrestres iniciales pueden diferir significativamente de muchas de las suposiciones típicas utilizadas en los modelos teóricos de atmósferas planetarias.
“Esta información será importante a medida que comencemos a observar atmósferas de exoplanetas con nuevos telescopios e instrumentación avanzada”, dijo la primera autora Maggie Thompson, licenciada en astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz.
Se cree que las atmósferas tempranas de los planetas rocosos surgen principalmente de los gases liberados de la superficie del planeta como resultado del calentamiento intenso durante la acumulación de los componentes básicos del planeta y la subsecuente actividad volcánica en las primeras etapas del desarrollo del planeta.
“Cuando los componentes básicos de un planeta se unen, el material se calienta y se producen gases, y si el planeta es lo suficientemente grande, los gases quedarán atrapados como atmósfera”, explicó la coautora Myriam Telus, profesora asistente de la Tierra y Ciencias Planetarias en UC Santa Cruz. “Estamos tratando de simular en el laboratorio este proceso muy temprano en el que se forma la atmósfera del planeta para poder poner algunas limitaciones experimentales en esta historia.
Los científicos analizaron tres meteoritos del tipo conocido como condritas de carbono de tipo CM, que tienen una composición que se cree que es representativa del material a partir del cual se formaron el sol y los planetas.
“Estos meteoritos son restos de los materiales de ladrillo que formaban los planetas de nuestro sistema solar”, dijo Thompson. “Las condritas se diferencian de otros tipos de meteoritos en que no se calentaron lo suficiente como para derretirse, por lo que conservaron algunos de los componentes más primitivos que podrían informarnos sobre la composición del sistema solar durante la formación de los planetas. “
En experimentos de desgasificación, se analizaron muestras de tres meteoritos de condrita de carbono: Murchison, Jbilet Winselwan y Aguas Zarcas. Fuente: M. Thompson
Trabajando con científicos de materiales del departamento de física, los científicos instalaron un horno conectado a un espectrómetro de masas y un sistema de vacío. Cuando las muestras de meteorito se calentaron a 1200 grados Celsius, el sistema analizó los gases volátiles producidos a partir de los minerales de la muestra. El gas dominante fue el vapor de agua, que liberó cantidades significativas de monóxido de carbono y dióxido de carbono, así como cantidades más pequeñas de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno.
Según Telus, los modelos de atmósferas planetarias a menudo asumen una abundancia de Sol, es decir, una composición similar a la del Sol y, por lo tanto, dominada por hidrógeno y helio.
“Sin embargo, basándose en la desgasificación de los meteoritos, cabría esperar que el vapor de agua fuera el gas dominante, seguido del monóxido de carbono y el dióxido de carbono”, dijo. “El uso de la abundancia del Sol es bueno para los grandes planetas del tamaño de Júpiter que obtienen su atmósfera de la nebulosa solar, pero se cree que los planetas más pequeños obtienen su atmósfera más de la desgasificación”.
Los científicos compararon sus resultados con las predicciones de los modelos de equilibrio químico basados en la composición de los meteoritos. “Cualitativamente, obtenemos resultados que son bastante similares a los pronosticados por los modelos de equilibrio químico que deberían desgasificarse, pero también hay algunas diferencias”, dijo Thompson. “Se necesitan experimentos para ver qué sucede realmente en la práctica. Queremos hacer esto para una amplia variedad de meteoritos para proporcionar mejores restricciones para los modelos teóricos de atmósferas exoplanetarias ‘.
Otros investigadores realizaron experimentos de calentamiento de meteoritos, pero estos estudios tenían un propósito diferente y utilizaron métodos diferentes. “Mucha gente está interesada en lo que sucede cuando los meteoritos entran en la atmósfera de la Tierra, por lo que este tipo de investigación no se realizó con la idea de comprender la desgasificación”, dijo Thompson.
Los tres meteoritos analizados en este estudio fueron la condrita de Murchison, que cayó en Australia en 1969; Jbilet Winselwan, recolectado en el Sáhara Occidental en 2013; y Aguas Zarcas, que cayó en Costa Rica en 2019.
“El uso de meteoritos de nuestro sistema solar para comprender exoplanetas alrededor de otras estrellas puede parecer arbitrario, pero los estudios de otras estrellas muestran que este tipo de material es bastante común alrededor de otras estrellas”, señala Telus.
Proporcionado por la Universidad de California – Santa Cruz