Mundos cobertos por lava desafiam o que sabemos sobre atmosferas de exoplanetas

Os exoplanetas apresentam uma diversidade de composição, estrutura e condições atmosféricas. Há candidatos dominados por água, gigantes gasosos e mundos rochosos com condições térmicas extremas. Essa variedade permite estudar a evolução dos planetas fora do Sistema Solar.

Os chamados mundos de lava são exoplanetas rochosos tão próximos de suas estrelas que recebem uma quantidade extrema de radiação, elevando a temperatura superficial a ponto de fundir parte das rochas. Nesses ambientes, pode existir um oceano de magma.

Um novo estudo de pesquisadores de Stanford usou modelos da atmosfera e do interior desses planetas para investigar como eles ainda possuem atmosferas. Os resultados indicam que o movimento do magma líquido pela superfície pode reduzir a liberação de gases do interior para a atmosfera.

Planetas de lava

Os planetas de lava são exoplanetas rochosos que orbitam muito próximos de suas estrelas, recebendo enormes quantidades de radiação e energia. As temperaturas na superfície podem ser tão elevadas que ultrapassam o ponto de fusão de minerais presentes nas rochas.

Esses mundos estão entre os ambientes planetários mais extremos conhecidos. O intenso aquecimento pode provocar diferenças de temperatura grandes entre regiões do planeta, além de alterar as propriedades físicas e químicas das rochas.

Linha de costeira cósmica

A linha de costeira cósmica é um modelo usado para determinar até que ponto um planeta rochoso pode estar próximo de sua estrela sem perder a atmosfera. Ela representa uma fronteira entre mundos capazes de manter gases ao redor de sua superfície e planetas cuja atmosfera é removida pela intensa radiação estelar.

A posição dessa fronteira não é fixa e depende de propriedades da estrela e do planeta. Em regiões mais próximas da estrela, a radiação pode provocar aquecimento e escape atmosférico, enquanto planetas mais distantes tendem a ter condições favoráveis à retenção de gases.

O mistério dos planetas de lava

O problema surge com os mundos de lava, que podem estar muito mais próximos de suas estrelas do que a linha costeira prevê e, ainda assim, apresentar atmosferas. Esses planetas recebem radiação suficiente para que seus gases fossem rapidamente removidos para o espaço.

Para explicar, pesquisadores propuseram um novo regime chamado “banco de areia cósmico”. Nesse cenário, o magma pode participar da dinâmica de reposição e retenção dos gases. Entre a linha costeira e o banco de areia estaria uma região onde os planetas perdem suas atmosferas e não conseguem repô-las.

Novo resultado

Mundos de lava podem manter suas atmosferas quando existe um equilíbrio entre escape atmosférico e desgaseificação. A intensa radiação estelar tende a remover gases para o espaço, enquanto o interior do planeta libera continuamente novos compostos voláteis para a atmosfera.

Esses dois processos podem se compensar, permitindo que o planeta preserve uma atmosfera por longos períodos. Já planetas um pouco mais distantes podem resfriar e solidificar rapidamente, aprisionando seus gases no interior e reduzindo a capacidade de reposição atmosférica.