Usando el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Telescopio Espacial James Webb (JWST), un equipo internacional liderado por el ex estudiante de doctorado del MPIA Sebastian Zieba (ahora en Harvard & Smithsonian) y la directora del MPIA Laura Kreidberg ha examinado la composición superficial del exoplaneta rocoso LHS 3844 b. Yendo más allá de los estudios atmosféricos habituales, este trabajo se adentra en la geología de planetas que orbitan otras estrellas — porque ¿por qué nuestro sistema solar debería tener toda la diversión? Los hallazgos aparecen en Nature Astronomy.

LHS 3844 b es un mundo rocoso aproximadamente un 30% más grande que la Tierra que gira alrededor de una fría estrella enana roja en menos de 11 horas. Orbita extremadamente cerca de su estrella — solo unos tres diámetros estelares por encima de la superficie — y está anclado por mareas, lo que significa que un lado mira permanentemente a la estrella mientras que el otro se sumerge en la oscuridad eterna. El lado diurno promedia unos 1000 Kelvin (aproximadamente 725°C o 1340°F). El sistema está a una distancia relativamente cercana de 48.5 años luz (14.9 pársecs).

"Gracias a la increíble sensibilidad del JWST, podemos detectar luz que proviene directamente de la superficie de este distante planeta rocoso", dijo Kreidberg. "Vemos una roca oscura, caliente y estéril, desprovista de atmósfera". Así que, no exactamente un destino vacacional.

Su apariencia oscura sugiere que podría parecerse a una Luna o Mercurio de gran tamaño. Esta conclusión proviene del análisis de la radiación infrarroja emitida por el caliente lado diurno del planeta. Los científicos no pueden imaginar directamente el planeta; en cambio, miden cambios sutiles de brillo de la luz combinada de la estrella y el planeta mientras orbita.

MIRI examinó la emisión infrarroja entre 5 y 12 micrómetros, dividiendo la luz en intervalos de longitud de onda más pequeños para crear un espectro — esencialmente un arcoíris que revela cómo se distribuye la luz. Datos anteriores del Telescopio Espacial Spitzer fortalecieron el análisis.

El equipo comparó sus observaciones con modelos informáticos y bibliotecas de rocas conocidas de la Tierra, la Luna y Marte. Estas comparaciones mostraron que LHS 3844 b carece de una corteza como la de la Tierra — que suele ser rica en minerales de silicato como el granito. Esto no es sorprendente, ya que la Tierra es única en el sistema solar por tener tal corteza. En la Tierra, las cortezas ricas en silicato se forman a través de la actividad tectónica a largo plazo y el agua, implicando repetidos procesos de fusión y reciclaje de rocas.

"Dado que LHS 3844 b carece de tal corteza de silicato, se puede concluir que la tectónica de placas similar a la Tierra no se aplica a este planeta, o es ineficaz", dijo Zieba. "Este planeta probablemente contiene solo poca agua".

En lugar de granito, los datos apuntan a una superficie hecha de basalto o roca similar al manto, similar al material volcánico encontrado en la Tierra o la Luna. Los investigadores encontraron que grandes áreas de basalto sólido o roca magmática coinciden mejor con los datos. Estas rocas son ricas en magnesio y hierro y pueden contener olivino. Fragmentos de roca rotos como grava también encajan razonablemente bien, mientras que polvos finos o polvo solo no coinciden — serían demasiado brillantes.

Sin una atmósfera que lo proteja, el planeta está constantemente expuesto a radiación intensa e impactos de meteoritos. Estos procesos descomponen la roca y alteran su superficie.

"Resulta que estos procesos no solo disuelven lentamente las rocas duras en regolito, una capa de granos finos o polvo como se encuentra en la Luna", explicó Zieba. "También oscurecen la capa al agregar hierro y carbono, haciendo que las propiedades del regolito sean más consistentes con las observaciones".

Los datos respaldan dos escenarios posibles. Primero: un paisaje dominado por roca basáltica sólida que es relativamente fresca, sugiriendo actividad geológica reciente como vulcanismo generalizado. Segundo: una superficie oscura moldeada por la meteorización espacial a largo plazo, creando extensas capas de regolito oscurecido similar a la Luna o Mercurio — implicando que el planeta ha estado geológicamente inactivo durante mucho tiempo.

Estas posibilidades difieren principalmente en si el planeta sigue activo. En la Tierra, los procesos volcánicos liberan gases como dióxido de azufre (SO2). Si LHS 3844 b estuviera actualmente activo, MIRI probablemente habría detectado este gas. No se encontró tal señal.