Mundos extrasolares tienen rocas desconocidas en nuestro sistema

La mayoría de planetas rocosos que orbitan estrellas cercanas son más diversos y exóticos de lo pensado, con tipos de rocas que no se encuentran en nuestro Sistema Solar, según un nuevo estudio.

Para intentar averiguarlo, el astrónomo Siyi Xu del NOIRLab de NSF se asoció con el geólogo Keith Putirka de la Universidad Estatal de California, Fresno, para estudiar las atmósferas de lo que se conoce como enanas blancas contaminadas. Estos son los núcleos densos y colapsados de estrellas que alguna vez fueron normales, como el Sol, que contienen material extraño de planetas, asteroides u otros cuerpos rocosos que alguna vez orbitaron la estrella pero que finalmente cayeron en la enana blanca y “contaminaron” su atmósfera. Los resultados se publican en Nature Communications.

Al buscar elementos que no existirían naturalmente en la atmósfera de una enana blanca (cualquier cosa que no sea hidrógeno y helio), los científicos pueden descubrir de qué están hechos los objetos planetarios rocosos que cayeron en la estrella.

Putirka y Xu observaron 23 enanas blancas contaminadas, todas a unos 650 años luz del Sol, donde se habían medido con precisión calcio, silicio, magnesio y hierro utilizando el Observatorio WM Keck en Hawai, el Telescopio Espacial Hubble, y otros observatorios. Luego, los científicos usaron las abundancias medidas de esos elementos para reconstruir los minerales y rocas que se formarían a partir de ellos.

Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro Sistema Solar, lo que sugiere que sus planetas tenían una variedad más amplia de tipos de rocas. De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que Putirka y Xu tuvieron que crear nuevos nombres (como “piroxenitas de cuarzo” y “dunitas de periclasa”) para clasificar los nuevos tipos de rocas que debieron existir en esos planetas.

“Si bien algunos exoplanetas que alguna vez orbitaron enanas blancas contaminadas parecen similares a la Tierra, la mayoría tiene tipos de rocas que son exóticas para nuestro Sistema Solar”, dijo Xu. “No tienen contrapartes directas en el Sistema Solar”.

Putirka describe lo que estos nuevos tipos de rocas podrían significar para los mundos rocosos a los que pertenecen. “Algunos de los tipos de rocas que vemos en los datos de la enana blanca disolverían más agua que las rocas en la Tierra y podrían afectar la forma en que se desarrollan los océanos”, explicó. “Algunos tipos de rocas pueden derretirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas terrestres, y algunos tipos de rocas pueden ser más débiles, lo que podría facilitar el desarrollo de la tectónica de placas”.

Estudios anteriores de enanas blancas contaminadas habían encontrado elementos de cuerpos rocosos, incluidos calcio, aluminio y litio. Sin embargo, Putirka y Xu explican que esos son elementos menores (que típicamente constituyen una pequeña parte de una roca terrestre) y las mediciones de los elementos principales (que conforman una gran parte de una roca terrestre), especialmente el silicio, son necesarias para saber realmente qué tipo de tipos de rocas habrían existido en esos planetas.

Además, Putirka y Xu afirman que los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en las atmósferas de las enanas blancas sugieren que los escombros rocosos detectados probablemente provenían del interior de los planetas, del manto, no de su corteza. Algunos estudios previos de enanas blancas contaminadas informaron signos de que existía corteza continental en los planetas rocosos que alguna vez orbitaron esas estrellas, pero Putirka y Xu no encontraron evidencia de rocas de la corteza.

Sin embargo, las observaciones no descartan por completo que los planetas tuvieran corteza continental u otros tipos de corteza. “Creemos que si existe roca de la corteza, no podemos verla, probablemente porque ocurre en una fracción demasiado pequeña en comparación con la masa de otros componentes planetarios, como el núcleo y el manto, para ser medidos”, dijo Putirka en un comunicado.

Según Xu, la pareja de un astrónomo y un geólogo fue la clave para desvelar los secretos ocultos en las atmósferas de las enanas blancas contaminadas. “Conocí a Keith Putirka en una conferencia y estaba emocionado de que pudiera ayudarme a comprender los sistemas que estaba observando. Me enseñó geología y yo le enseñé astronomía, y descubrimos cómo dar sentido a estos misteriosos sistemas exoplanetarios”, concluyó.

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