Folosind instrumentul MIRI (Mid Infrared Instrument) de pe Telescopul Spațial James Webb (JWST), o echipă internațională condusă de fostul doctorand MPIA Sebastian Zieba (acum la Harvard & Smithsonian) și directoarea MPIA Laura Kreidberg a cercetat compoziția suprafeței exoplanetei stâncoase LHS 3844 b. Depășind studiile atmosferice obișnuite, această lucrare pătrunde în geologia planetelor care orbitează alte stele – pentru că de ce să se distreze doar sistemul nostru solar? Descoperirile apar în Nature Astronomy.

LHS 3844 b este o lume stâncoasă cu aproximativ 30% mai mare decât Pământul, care se învârte în jurul unei pitice roșii reci în mai puțin de 11 ore. Orbitează extrem de aproape de steaua sa – la doar aproximativ trei diametre stelare deasupra suprafeței – și este blocată tidal, ceea ce înseamnă că o parte este permanent orientată spre stea, în timp ce cealaltă mocnește în întuneric etern. Partea diurnă are în medie aproximativ 1000 Kelvin (aproximativ 725°C sau 1340°F). Sistemul se află la o distanță relativ apropiată de 48,5 ani-lumină (14,9 parseci).

„Datorită sensibilității uimitoare a JWST, putem detecta lumina care vine direct de pe suprafața acestei îndepărtate planete stâncoase”, a spus Kreidberg. „Vedem o stâncă întunecată, fierbinte, sterpă, lipsită de orice atmosferă.” Deci, nu exact o destinație de vacanță.

Aspectul său întunecat sugerează că ar putea semăna cu o Lună sau un Mercur supradimensionat. Această concluzie provine din analiza radiației infraroșii emise de partea diurnă fierbinte a planetei. Oamenii de știință nu pot imagina direct planeta; în schimb, măsoară schimbări subtile de luminozitate din lumina combinată a stelei și planetei pe măsură ce orbitează.

MIRI a examinat emisia infraroșie între 5 și 12 micrometri, descompunând lumina în intervale de lungimi de undă mai mici pentru a crea un spectru – în esență un curcubeu care dezvăluie cum este distribuită lumina. Datele anterioare de la Telescopul Spațial Spitzer au întărit analiza.

Echipa și-a comparat observațiile cu modele computerizate și biblioteci de roci cunoscute de pe Pământ, Lună și Marte. Aceste comparații au arătat că LHS 3844 b nu are o crustă asemănătoare cu cea a Pământului – care este de obicei bogată în minerale silicate precum granitul. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece Pământul este unic în sistemul solar pentru a avea o astfel de crustă. Pe Pământ, crustele bogate în silicați se formează prin activitate tectonică pe termen lung și apă, implicând topirea și reciclarea repetată a rocilor.

„Deoarece LHS 3844 b nu are o astfel de crustă de silicați, se poate concluziona că tectonica plăcilor asemănătoare Pământului nu se aplică acestei planete sau este ineficientă”, a spus Zieba. „Această planetă conține probabil doar puțină apă.”

În loc de granit, datele indică o suprafață formată din bazalt sau rocă asemănătoare mantalei, similară cu materialul vulcanic găsit pe Pământ sau pe Lună. Cercetătorii au descoperit că suprafețe mari de bazalt solid sau rocă magmatică se potrivesc cel mai bine datelor. Aceste roci sunt bogate în magneziu și fier și pot conține olivină. Fragmente de rocă spartă, cum ar fi pietrișul, se potrivesc, de asemenea, destul de bine, în timp ce pulberile fine sau praful singur nu se potrivesc – ar fi prea strălucitoare.

Fără o atmosferă care să o protejeze, planeta este expusă constant la radiații intense și impacturi de meteoriți. Aceste procese descompun roca și îi alterează suprafața.

„Se pare că aceste procese nu numai că dizolvă încet rocile dure în regolit, un strat de granule fine sau praf așa cum se găsește pe Lună”, a explicat Zieba. „Ele întunecă, de asemenea, stratul prin adăugarea de fier și carbon, făcând proprietățile regolitului mai consistente cu observațiile.”

Datele susțin două scenarii posibile. Primul: un peisaj dominat de rocă bazaltică solidă, relativ proaspătă, sugerând activitate geologică recentă, cum ar fi vulcanismul pe scară largă. Al doilea: o suprafață întunecată modelată de intemperii spațiale pe termen lung, creând straturi extinse de regolit întunecat similar cu Luna sau Mercur – implicând că planeta a fost inactivă geologic pentru o perioadă lungă de timp.

Aceste posibilități diferă în principal prin faptul dacă planeta este încă activă. Pe Pământ, procesele vulcanice eliberează gaze precum dioxidul de sulf (SO2). Dacă LHS 3844 b ar fi în prezent activă, MIRI ar fi detectat probabil acest gaz. Nu a fost găsit niciun astfel de semnal.