Per molti anni, per quanto ne sapevamo, il nostro sistema solare era solo nell'universo. Poi telescopi migliori hanno iniziato a rivelare un tesoro di pianeti che circondano stelle lontane.

Nel 2014, Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha offerto agli scienziati un buffet di oltre 700 nuovissimi pianeti lontani da studiare, molti dei quali a differenza di quanto visto in precedenza. Invece di giganti gassosi come Giove, quali sondaggi precedenti avevano raccolto per primi perché sono più facili da vedere, questi pianeti erano più piccoli e per lo più rocciosi in massa.

Gli scienziati hanno notato che c'erano molti di questi pianeti delle dimensioni o appena più grandi della Terra, ma c'era un taglio netto prima che i pianeti raggiungessero le dimensioni di Nettuno. "Questo è un precipizio nei dati, ed è abbastanza drammatico, ", ha detto lo scienziato planetario dell'Università di Chicago Edwin Kite. "Ciò che ci siamo sconcertati è il motivo per cui i pianeti tenderebbero a smettere di crescere oltre circa tre volte le dimensioni della Terra".

In un articolo pubblicato il 17 dicembre in Lettere per riviste astrofisiche , Kite e colleghi della Washington University, Università di Stanford, e la Penn State University offrono una spiegazione innovativa per questo calo:gli oceani di magma sulla superficie di questi pianeti assorbono prontamente le loro atmosfere una volta che i pianeti raggiungono circa tre volte le dimensioni della Terra.

Aquilone, che studia la storia di Marte e i climi di altri mondi, era ben posizionato per studiare la domanda. Pensava che la risposta potesse dipendere da un aspetto poco studiato di tali esopianeti. Si pensa che la maggior parte dei pianeti leggermente più piccoli della dimensione del drop-off abbiano oceani di magma sulla loro superficie, grandi mari di roccia fusa come quelli che un tempo ricoprivano la Terra. Ma invece di solidificarsi come il nostro, questi sono mantenuti caldi da una spessa coltre di atmosfera ricca di idrogeno.

"Finora, quasi tutti i modelli che abbiamo ignorano questo magma, trattandolo come chimicamente inerte, ma la roccia liquida è fluida quasi quanto l'acqua e molto reattiva, " disse Kite, professore a contratto presso il Dipartimento di Scienze Geofisiche.

La domanda che Kite e i suoi colleghi hanno considerato era se, man mano che i pianeti acquisivano più idrogeno, l'oceano potrebbe cominciare a "mangiare" il cielo. In questo scenario, man mano che il pianeta acquisisce più gas, si accumula nell'atmosfera, e la pressione sul fondo dove l'atmosfera incontra il magma inizia a crescere. All'inizio, il magma assorbe il gas aggiunto ad una velocità costante, ma con l'aumentare della pressione, l'idrogeno inizia a dissolversi molto più facilmente nel magma.

"Non solo quello, ma il poco del gas aggiunto che rimane nell'atmosfera aumenta la pressione atmosferica, e quindi una frazione ancora maggiore di gas che arriva più tardi si dissolverà nel magma, " disse Kite.

Quindi la crescita del pianeta si ferma prima che raggiunga le dimensioni di Nettuno. (Poiché la maggior parte del volume di questi pianeti è nell'atmosfera, restringendo l'atmosfera restringe i pianeti.)

Gli autori la chiamano la "crisi della fugacità, " dopo il termine che misura quanto più facilmente un gas si dissolve in una miscela rispetto a quanto ci si aspetterebbe in base alla pressione.

La teoria si adatta bene alle osservazioni esistenti, ha detto Aquilone. Ci sono anche diversi indicatori che gli astronomi potrebbero cercare in futuro. Per esempio, se la teoria è corretta, i pianeti con oceani di magma abbastanza freddi da essersi cristallizzati in superficie dovrebbero mostrare profili diversi, poiché ciò impedirebbe all'oceano di assorbire così tanto idrogeno. I sondaggi in corso e futuri di TESS e di altri telescopi dovrebbero fornire agli astronomi più dati con cui lavorare.

"Niente di simile a questi mondi esiste nel nostro sistema solare, "ha detto Kite. "Sebbene il nostro lavoro suggerisca una soluzione a uno degli enigmi posti dagli esopianeti sub-Nettuno, hanno ancora molto da insegnarci!"