In questa illustrazione, l'esopianeta CoRoT-7b, che è probabilmente cinque volte la massa della Terra, potrebbe essere pieno di paesaggi lavici e oceani bollenti. Crediti:European Southern Observatory / L. Calçada
L'era dell'esplorazione per il nuovo James Webb Space Telescope (JWST) sta diventando calda, vulcanicamente calda.
Un gruppo multidisciplinare di ricercatori Cornell ha modellato e sintetizzato la lava in laboratorio come il tipo di roccia che potrebbe formarsi su esopianeti lontani. Hanno sviluppato 16 tipi di composizioni superficiali come catalogo di partenza per trovare mondi vulcanici caratterizzati da paesaggi infuocati e oceani di magma.
La loro ricerca, "Volcanic Exoplanet Surfaces", è stata pubblicata nella prossima edizione di novembre 2022 di Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .
"Abbiamo sintetizzato composizioni rappresentative di possibili superfici di esopianeti che combinano dati sulla metallicità delle stelle, modelli termodinamici ed esperimenti di laboratorio", ha affermato l'autore principale Esteban Gazel, professore di ingegneria di Charles N. Mellowes presso il Dipartimento di scienze della terra e dell'atmosfera (EAS ), presso la Facoltà di Ingegneria. È anche membro del Carl Sagan Institute (CSI) interdisciplinare di Cornell.
"Le nuove osservazioni dei mondi lavici da parte di JWST stanno svelando i segreti del tipo di luoghi sulla nostra costa cosmica", ha affermato la coautrice Lisa Kaltenegger, direttrice del CSI e professore associato di astronomia al College of Arts and Sciences. "Il nostro catalogo di superfici di esopianeti vulcanici fornisce uno strumento per decifrare ciò che compone questi mondi."
Marc-Antoine Fortin, un ex collaboratore dei gruppi di ricerca di Gazel e Kaltenegger, ha creato e misurato le possibili superfici fisiche di esopianeti, guidato da modelli precedenti di ciò che costituisce i pianeti attorno a stelle ospiti conosciute.
"Come scienziati della Terra e dei pianeti, stiamo cercando indizi sulla prima evoluzione planetaria", ha detto Fortin. "Qui sulla Terra abbiamo alcune reliquie naturali, rocce molto antiche, che ci offrono un'idea del nostro pianeta miliardi di anni fa.
"Questi mondi di lava sono come una macchina del tempo, perché anche la Terra una volta era lava", ha detto Fortin. "Ma con gli esopianeti, almeno per quei pianeti pieni di magma, possiamo vedere pianeti in diverse fasi della loro evoluzione."
I mondi di lava forniscono forti indizi sulla configurazione degli esopianeti, ha detto Fortin. "Stiamo guardando esopianeti in altri quartieri cosmici", ha detto, "imparando tutto ciò che possiamo su questi pianeti lontani che, almeno nella nostra vita, non saremo in grado di visitare".
Con il successo del lancio del telescopio Webb e il fruttuoso recupero precoce di dati e immagini, la scienza ha l'opportunità di esplorare gli esopianeti in modo più dettagliato che mai, ha affermato Gazel. "Il nostro catalogo iniziale diventa uno strumento importante per comprendere la composizione chimica degli esopianeti vulcanici che non sono descritti al meglio dagli analoghi del sistema solare", ha affermato.
A collaborare con Fortin, Gazel e Kaltenegger alla ricerca è Megan Holycross, assistente professore in EAS.
Per assemblare il catalogo, Fortin e Gazel hanno selezionato la composizione di possibili mantelli di pianeti rocciosi rappresentativi di pianeti che potrebbero formarsi attorno a stelle diverse. Quindi, utilizzando la modellazione termodinamica, hanno calcolato le composizioni delle superfici in diversi punti di fusione.
Collaborando con Holycross, il gruppo ha creato lava sintetica in forni di laboratorio che corrispondessero a queste composizioni, quindi le ha raffreddate per replicare possibili superfici di esopianeti.
Successivamente, Fortin ha misurato il possibile spettro di riflessione dell'infrarosso utilizzando la nuova apparecchiatura di spettroscopia nel laboratorio di Gazel. Ha collegato la loro composizione chimica a una forte caratteristica spettrale, nota come caratteristica di Christiansen, un picco che si trova a quasi 8 micrometri, che è correlata al contenuto di silice e ad altri importanti componenti chimici.
Secondo Fortin, c'è un quadro ancora più ampio:"Stiamo cercando di capire non solo gli esopianeti, ma tutti i pianeti rocciosi, incluso il nostro". + Esplora ulteriormente
