Una quantità sorprendentemente bassa di metano e un nucleo di grandi dimensioni si nascondono all'interno del pianeta simile allo zucchero filato WASP-107 b.
Le rivelazioni, basate sui dati ottenuti dal James Webb Space Telescope, segnano le prime misurazioni della massa centrale di un esopianeta e probabilmente supporteranno futuri studi sulle atmosfere e gli interni planetari, un aspetto chiave nella ricerca di mondi abitabili oltre il nostro sistema solare. /P>
"Guardare l'interno di un pianeta distante centinaia di anni luce sembra quasi impossibile, ma quando conosci la massa, il raggio, la composizione atmosferica e il calore del suo interno, hai tutti gli elementi necessari per farti un'idea. cosa c'è dentro e quanto è pesante quel nucleo", ha detto l'autore principale David Sing, professore emerito di Scienze della Terra e Planetarie alla Johns Hopkins University. "Questo ora è qualcosa che possiamo fare per molti pianeti gassosi diversi in vari sistemi."
Pubblicato oggi in Natura , la ricerca mostra che il pianeta ha mille volte meno metano del previsto e un nucleo 12 volte più massiccio di quello della Terra.
Un pianeta gigante avvolto da un'atmosfera torrida e soffice come il cotone, WASP-107 b orbita attorno a una stella distante circa 200 anni luce. È gonfio a causa della sua struttura:un mondo delle dimensioni di Giove con solo un decimo della massa di quel pianeta.
Anche se contiene metano, un elemento fondamentale della vita sulla Terra, il pianeta non è considerato abitabile a causa della sua vicinanza alla stella madre e della mancanza di una superficie solida. Ma potrebbe contenere indizi importanti sull'evoluzione planetaria in fase avanzata.
In uno studio separato pubblicato oggi su Nature , anche altri scienziati hanno individuato il metano con il telescopio Webb e hanno fornito informazioni simili sulle dimensioni e la densità del pianeta.
"Vogliamo osservare pianeti più simili ai giganti gassosi del nostro sistema solare, che hanno molto metano nelle loro atmosfere", ha detto Sing. "È qui che la storia di WASP-107 b è diventata davvero interessante, perché non sapevamo perché i livelli di metano fossero così bassi."
Le nuove misurazioni del metano suggeriscono che la molecola si trasforma in altri composti mentre scorre verso l’alto dall’interno del pianeta, interagendo con una miscela di altre sostanze chimiche e luce stellare nell’atmosfera superiore. Il team ha misurato anche il biossido di zolfo, il vapore acqueo, il biossido di carbonio e il monossido di carbonio e ha scoperto che WASP-107 b contiene più elementi pesanti di Urano e Nettuno.
Il profilo della chimica del pianeta sta iniziando a rivelare i pezzi chiave del puzzle su come le atmosfere planetarie si comportano in condizioni estreme, ha detto Sing. Il suo team condurrà osservazioni simili nel corso del prossimo anno su altri 25 pianeti con il telescopio Webb.
"Non siamo mai stati in grado di studiare in dettaglio questo processo di miscelazione nell'atmosfera di un esopianeta, quindi questo aiuterà molto a comprendere come funzionano queste reazioni chimiche dinamiche", ha detto Sing. "È qualcosa di cui abbiamo assolutamente bisogno quando iniziamo a osservare i pianeti rocciosi e le firme dei biomarcatori."
Gli scienziati avevano ipotizzato che il raggio eccessivamente gonfiato del pianeta fosse il risultato di una fonte di calore all'interno, ha detto Zafar Rustamkulov, uno studente di dottorato in scienze planetarie della Johns Hopkins che ha co-diretto la ricerca. Combinando modelli di fisica atmosferica e interna con i dati di Webb di WASP-107 b, il team ha spiegato come la termodinamica del pianeta influenza la sua atmosfera osservabile.
"Il pianeta ha un nucleo caldo, e quella fonte di calore sta cambiando la chimica dei gas più in profondità, ma sta anche guidando questa forte miscela convettiva che gorgoglia dall'interno", ha detto Rustamkulov. "Pensiamo che questo calore stia causando un cambiamento nella chimica dei gas, distruggendo in particolare il metano e producendo quantità elevate di anidride carbonica e monossido di carbonio."
Le nuove scoperte rappresentano anche la connessione più chiara che gli scienziati siano riusciti a fare tra l’interno di un esopianeta e la parte superiore della sua atmosfera, ha detto Rustamkulov. L'anno scorso il telescopio Webb ha individuato l'anidride solforosa a circa 700 anni luce di distanza in un altro esopianeta chiamato WASP-39, fornendo la prima prova di un composto atmosferico creato da reazioni guidate dalla luce stellare.
Il team della Johns Hopkins si sta ora concentrando su ciò che potrebbe mantenere caldo il nucleo e prevede che potrebbero essere in gioco forze simili a quelle che causano le alte e le basse maree negli oceani terrestri. Hanno in programma di verificare se il pianeta viene allungato e tirato dalla sua stella e come ciò potrebbe spiegare l'elevato calore del nucleo.
Ulteriori informazioni: Il metano caldo di Nettuno rivela la massa centrale e la vigorosa miscelazione atmosferica, la Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07395-z. www.nature.com/articles/s41586-024-07395-z
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dalla Johns Hopkins University
