L’étude apporte un nouvel éclairage sur les mondes de lave extraterrestres

Les mondes de lave, exoplanètes massives abritant un ciel scintillant et des mers volcaniques déchaînées appelées océans magmatiques, sont nettement différents des planètes de notre système solaire.

À ce jour, environ 50 % de toutes les exoplanètes rocheuses découvertes jusqu’à présent se sont avérées capables de maintenir du magma à leur surface, probablement parce que ces planètes sont si proches de leurs étoiles hôtes qu’elles orbitent en moins de 10 jours. La proximité laisse la planète bombardée de conditions météorologiques extrêmes et force les températures de surface à des extrêmes, la rendant complètement inhospitalière à la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui.

Aujourd’hui, dans une nouvelle étude, les scientifiques ont montré que ces océans en fusion ont un impact majeur sur les propriétés observées des super-Terres chaudes et rocheuses, telles que leur taille et leur chemin évolutif.

Leurs recherches, récemment publiées dans Journal d’astrophysiqueIl a découvert qu’en raison de la nature hautement compressible de la lave, les océans de magma pourraient rendre les planètes riches en lave sans atmosphère légèrement plus denses que les planètes solides de taille similaire, tout en affectant la structure de leur manteau, l’épaisse couche interne qui entoure un le noyau de la planète. .

Cependant, comme ces objets n’ont pas été bien étudiés, il peut être difficile de décrire le fonctionnement de base des planètes de lave, a déclaré Kirsten Polley, auteur principal de l’étude et étudiante diplômée en astronomie à l’Ohio State University.

« Les mondes de lave sont très étranges et très intéressants, et en raison de la façon dont nous découvrons les exoplanètes, nous sommes plus enclins à les trouver », a déclaré Pauley, dont les recherches portent sur la compréhension des composants de base qui rendent les exoplanètes uniques et sur la manière de modifier ces éléments. Dans le cas des mondes de lave, leurs températures peuvent les modifier complètement.

L’un des plus célèbres de ces mondes mystérieux est 55 Cancri e, une exoplanète située à environ 41 années-lumière de nous et que les scientifiques décrivent comme abritant un ciel scintillant et des mers de lave déchaînées.

Bien qu’il existe des objets dans notre système solaire, tels que la lune Io de Jupiter, qui sont extrêmement volcaniques, il n’y a pas de véritables planètes de lave dans l’étendue de l’univers que les scientifiques peuvent étudier de près et personnellement. Cependant, étudier la manière dont la formation des océans de magma contribue à l’évolution d’autres planètes, par exemple la durée pendant laquelle ils restent en fusion et ce qui les amène à se refroidir, pourrait fournir des indices sur l’histoire ardente de la Terre, a déclaré Pauley.

« Lorsque les planètes se forment initialement, en particulier les planètes terrestres rocheuses, elles traversent une phase océanique magmatique en se refroidissant », a déclaré Polley. « Les mondes de lave peuvent donc nous donner une idée de ce qui a pu se produire dans l’évolution de presque toutes les planètes telluriques. »

Utiliser un logiciel de modélisation intérieure d’exoplanètes Xoplex Données collectées lors d’études précédentes Pour construire un module comprenant des informations sur plusieurs types de compositions magmatiques, les chercheurs ont simulé plusieurs scénarios d’évolution pour une planète semblable à la Terre avec des températures de surface comprises entre 2 600 et 3 860 degrés Fahrenheit – le point de fusion auquel les solides de la planète fondent. . Le manteau se transformera en liquide.

À partir des modèles qu’ils ont créés, l’équipe a pu discerner que les manteaux des planètes océaniques magmatiques peuvent prendre l’une des trois formes suivantes : une où le manteau entier est complètement fondu, une seconde où l’océan magmatique se trouve à la surface et une troisième en sandwich. Modèle en forme composé d’un océan de magma à la surface, d’une couche de roche solide au milieu et d’une autre couche de magma en fusion située la plus proche du noyau de la planète.

Les résultats indiquent que les formes II et III sont légèrement plus courantes que les planètes complètement fondues. En fonction de la composition de leurs océans magmatiques, certaines exoplanètes sans atmosphère sont plus efficaces que d’autres pour piéger les éléments volatils – des composés comme l’oxygène et le carbone nécessaires à la formation précoce de l’atmosphère – pendant des milliards d’années.

Par exemple, l’étude suggère qu’une planète de classe magma basale quatre fois plus massive que la Terre pourrait piéger plus de 130 fois la masse d’eau que les océans de la Terre aujourd’hui, et environ 1 000 fois la quantité de carbone actuellement à la surface de la planète. Et la croûte.

« Lorsque nous parlons de l’évolution d’une planète et de la possibilité qu’elle contienne différents éléments dont nous pourrions avoir besoin pour soutenir la vie, la capacité à piéger de nombreux éléments volatils dans son atmosphère pourrait avoir des implications plus importantes sur l’habitabilité », a déclaré Polley.

Les planètes de lave sont encore loin de devenir suffisamment habitables pour accueillir la vie, mais il est important de comprendre les processus qui aident ces mondes à y parvenir. Cependant, cette étude montre que mesurer leur densité n’est pas la meilleure façon de décrire ces mondes par rapport aux exoplanètes solides, car un océan de magma n’augmente ni ne diminue de manière significative la densité de sa planète, a déclaré Pauley.

Au lieu de cela, leurs recherches révèlent que les scientifiques devraient se concentrer sur d’autres facteurs terrestres tels que les fluctuations de la gravité à la surface de la planète pour tester leurs théories sur le fonctionnement des mondes de lave chaude, en particulier si les futurs chercheurs envisagent d’utiliser leurs données pour contribuer à des études planétaires plus vastes.

« Ce travail, qui combine les sciences de la Terre et l’astronomie, ouvre fondamentalement de nouvelles questions passionnantes sur les mondes de lave », a déclaré Polley.