Uma nova pesquisa liderada por Yingwei Fei da Carnegie fornece uma estrutura para a compreensão do interior das super-Terras – exoplanetas rochosos entre 1,5 e 2 vezes o tamanho de nosso planeta natal – que é um pré-requisito para avaliar seu potencial de habitabilidade.
Planetas desse tamanho estão entre os mais abundantes em sistemas exoplanetários. O artigo foi publicado na Nature Communications.
“Embora as observações da composição atmosférica de um exoplaneta sejam a primeira forma de procurar assinaturas de vida fora da Terra, muitos aspectos da habitabilidade da superfície de um planeta são influenciados pelo que está acontecendo abaixo da superfície do planeta, e é aí que a longa experiência do pesquisador Carnegie nas propriedades de materiais rochosos sob temperaturas e pressões extremas entram “, explicou o diretor do laboratório da Terra e Planetas, Richard Carlson.
Na Terra, a dinâmica interna e a estrutura do manto de silicato e do núcleo metálico conduzem as placas tectônicas e geram o geodinamo que alimenta nosso campo magnético e nos protege de partículas ionizantes perigosas e raios cósmicos. A vida como a conhecemos seria impossível sem essa proteção. Da mesma forma, a dinâmica interna e a estrutura das super-Terras moldarão as condições da superfície do planeta.
Com as excitantes descobertas de uma diversidade de exoplanetas rochosos nas últimas décadas, as superterras muito mais massivas são capazes de criar condições que são hospitaleiras para que a vida surja e prospere?
O conhecimento do que está ocorrendo sob a superfície de uma super-Terra é crucial para determinar se um mundo distante é capaz ou não de hospedar vida. Mas as condições extremas dos interiores planetários de supermassas desafiam a capacidade dos pesquisadores de sondar as propriedades materiais dos minerais que provavelmente existem ali.
É aí que entra o mimetismo baseado em laboratório.
Por décadas, os pesquisadores da Carnegie foram líderes na recriação das condições dos interiores planetários, colocando pequenas amostras de material sob imensa pressão e altas temperaturas. Mas às vezes até essas técnicas atingem suas limitações.
“Para construir modelos que nos permitam compreender a dinâmica interna e a estrutura das super-Terras, precisamos ser capazes de obter dados de amostras que se aproximem das condições que seriam encontradas lá, que poderiam exceder 14 milhões de vezes a pressão atmosférica, “Fei explicou. “No entanto, continuamos enfrentando limitações quando se tratava de criar essas condições no laboratório.”
Um grande avanço ocorreu quando a equipe – incluindo Asmaa Boujibar e Peter Driscoll da Carnegie, junto com Christopher Seagle, Joshua Townsend, Chad McCoy, Luke Shulenburger e Michael Furnish dos Laboratórios Nacionais Sandia – teve acesso aos mais poderosos do mundo, magneticamente. máquina de energia pulsada (Z Pulsed Power Facility de Sandia) para chocar diretamente uma amostra de alta densidade de bridgmanita – um silicato de magnésio de alta pressão que se acredita ser predominante nos mantos de planetas rochosos – a fim de expô-la ao condições extremas relevantes para o interior das super-Terras.
Uma série de experimentos de ondas de choque de hipervelocidade no material representativo do manto da super-Terra forneceu medições de densidade e temperatura de fusão que serão fundamentais para interpretar as massas e raios observados de super-Terras.
Os pesquisadores descobriram que, sob pressões representativas dos interiores da super-Terra, a bridgmanita tem um ponto de fusão muito alto, o que teria implicações importantes para a dinâmica interna. Em certos cenários evolutivos térmicos, eles dizem, planetas rochosos massivos podem ter um geodinâmico impulsionado termicamente no início de sua evolução e, em seguida, perdê-lo por bilhões de anos quando o resfriamento diminui. Um geodinamo sustentado poderia eventualmente ser reiniciado pelo movimento de elementos mais leves através da cristalização do núcleo interno.
“A capacidade de fazer essas medições é crucial para desenvolver modelos confiáveis da estrutura interna das super-Terras com até oito vezes a massa do nosso planeta”, acrescentou Fei. “Esses resultados terão um impacto profundo em nossa capacidade de interpretar os dados observacionais.”
Publicado em 13/02/2021 21h46
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