Simulant atmosferes d’altres planetes a la Terra

El Laboratori de Propulsió a Reacció de la NASA està recrent les condicions extremes d'alguns exoplanetes per entendre quines reaccions químiques hi pot haver al seu interior

Recreació artística d'un 'Júpiter calent' molt a prop de la seva estrella

Recreació artística d’un ‘Júpiter calent’ molt a prop de la seva estrella | NASA / JPL – CalTech

Els investigadors del Laboratori de Propulsió a Reacció que la NASA té a Pasadena (Califòrnia) estan creant una atmosfera extraterrestre al nostre planeta. Fent servir un forn d’alta temperatura, han escalfat una barrega d’hidrogen i monòxid de carboni a més de 1.100ºC, aproximadament la temperatura de la lava fosa, per simular les condicions atmosfèriques d’un tipus molt particular d’exoplanetes: els anomenats ‘Júpiters calents’. Aquests cossos són planetes gasosos molt grans que orbiten a molt poca distància de la seva estrella, molt menys que qualsevol planeta del nostre Sistema Solar. Si la Terra orbita el Sol cada 365 dies, un Júpiter calent ho fa en menys de 10. En comparació, un any a Mercuri dura 88 dies. A causa d’aquesta proximitat, si la temperatura a aquest darrer planeta arriba a uns 430ºC, un Júpiter calent pot arribar a gairebé 3.000ºC.

Citant el científic Murthy Gudipati, en declaracions publicades a la pàgina web de la NASA, “tot i que és impossible simular exactament aquests entorns tan durs dels exoplanetes al laboratori, ens hi podem apropar molt”. L’equip va començar per introduir una barreja química molt simple: 99,7% d’hidrogen i 0,3% de monòxid de carboni. Aquestes molècules són molt comuns a tot l’Univers, especialment als sistemes solars que es troben al principi del seu desenvolupament, i podrien ser els elements promordials d’un Júpiter calent. Després, la barreja va ser escalfada a temperatures entre els 330ºC i els 1230ºC. Per acabar de simular les condicions tan extremes d’un exoplaneta d’aquest tipus, es van aplicar dosis molt altes de radiació ultravioleta, cosa que va produir alguns dels resultats més sorprenents de l’estudi.

Forn

El forn emprat per a les simulacions de l’atmosfera dels ‘Júpiters calents’ | NASA / JPL – CalTech

Els Júpiters calents són planetes molt grans i que emeten més llum que els planetes més freds. Això ha permès que, a mesura que es descobrien, els astrònoms recopilessin més informació sobre les seves atmosferes que sobre qualsevol altre tipus d’exoplaneta. Una de les coses que se n’ha après és que molts Júpiters calents tenen una atmosfera opaca a una gran altitud, una opacitat que no pot ser explicada només per la presència de núvols. Els aerosols, partícules sòlides en suspensió, podrien ser una altra explicació, però calia fer un experiment simulant les condicions de l’atmosfera del planeta per poder estar-ne segurs i conèixer com s’hi desenvolupen els aerosols. A l’experiment que van dur a terme, afegir la llum ultravioleta a la barreja química que havien escalfat va servir per demostrar que, efectivament, els aerosols són els responsables de l’opacitat dels Júpiters calents.

Un dels científics que va participar en l’experiment, Benjamin Fleury, opina que el resultat “canvia la manera com entenem aquestes atmosferes boiroses dels Júpiters calents”. En endavant, el seu objectiu és estudiar les propietats d’aquests aerosols, com es formen, com absorbeixen llum i com responen als canvis del seu entorn. Així, els astrònoms podran saber millor què veuen quan observen aquest tipus de planetes. Aquesta prova, però, encara va tenir més resultats sorprenents: les reaccions químiques entre els elements d’aquesta atmosfera simulada van produir quantitats notables de diòxid de carboni i aigua. La reacció mostra que, mentre fins ara es creia que l’element més decisiu en la química dels Júpiters calents era la temperatura, la radiació també juga un paper molt important.

A l'esquerra, un disc de safir sense utilitzar, a la dreta, els aerosols formats a l'atmosfera simulada

A l’esquerra, un disc de safir sense utilitzar, a la dreta, els aerosols formats a l’atmosfera simulada | NASA / JPL – CalTech

Aquests resultats seran molt útils en un futur proper, especialment quan el Telescopi Espacial James Webb de la NASA, que serà llençat el 2021, comenci a observar les atmosferes dels exoplanetes amb molt més detall del que s’ha pogut fer fins ara, ja que proporcionaran eines per interpretar el que hi vegi.

Nou comentari