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Los astrónomos pueden haber encontrado la primera evidencia de actividad tectónica en un exoplaneta

En la Tierra, el calor generado por la desintegración radiactiva de los elementos del manto conduce a corrientes de convección, que empujan y tiran de grandes capas de la corteza terrestre a su alrededor. Cuando las placas chocan, se forman montañas y partes de la corteza terrestre se reciclan en el manto. Cuando las placas se separan, el manto fundido se eleva parcialmente para llenar el espacio. La tectónica de placas es una parte esencial del ciclo que mueve material desde el interior del planeta a la superficie y la atmósfera, y luego nuevamente debajo de la corteza terrestre. Por lo tanto, la tectónica tiene un efecto vital en la transferencia de energía y materia que, en última instancia, hace que la Tierra sea habitable.

Hasta ahora, los investigadores no han encontrado ninguna evidencia de actividad tectónica global en planetas fuera de nuestro sistema solar. Un equipo de investigadores dirigido por Tobias Mayer del Centro para el Espacio y el Hábito (CSH) de la Universidad de Berna y con la participación de ETH Zurich, la Universidad de Oxford y el Centro Nacional de Competencia en Investigación NCCR PlanetS ahora ha encontrado evidencia de patrones de flujo dentro de un planeta a 45 años luz de la Tierra: LHS 3844b. Sus resultados fueron publicados en Las cartas del diario astrofísico.

LHS 3844b es un exoplaneta que orbita la estrella enana roja LHS 3844, detectado utilizando un satélite para estudiar los exoplanetas en tránsito. Orbita a su estrella madre una vez cada 11 horas, y su radio es 1,32 veces el radio de la Tierra. Tiene un albedo bajo, lo que indica que su superficie puede parecerse a la de la luna o Mercurio.

“Observar signos de actividad tectónica es muy difícil, porque generalmente están ocultos bajo la atmósfera”, explica Meyer. Sin embargo, resultados recientes indicaron que el LHS 3844b puede no tener atmósfera. Ligeramente más grande que la Tierra y posiblemente también rocosa, orbita su estrella tan cerca que un lado del planeta está sellado por la gravedad hacia el sol. Los dos hemisferios caen a la luz constante del día y el otro a la noche perpetua. Sin una atmósfera que la proteja de la radiación intensa, la superficie se vuelve extremadamente caliente: puede alcanzar temperaturas de 800 grados centígrados durante todo el día. Las rocas comunes, como el granito y el basalto, se derriten a temperaturas entre 900 y 1200 grados centígrados. Por otro lado, el lado nocturno está helado. Las temperaturas allí podrían caer por debajo de menos 250 grados centígrados. “Pensamos que esta variación extrema de temperatura podría afectar el flujo de material hacia el interior del planeta”, recuerda Meyer.

Las rocas frías son frágiles y tienden a fracturarse, volviéndose más líquidas a medida que aumenta su temperatura. El equipo realizó simulaciones por computadora con diferentes resistencias de materiales y fuentes de calor internas, como el calor del núcleo del planeta y la desintegración de elementos radiactivos. Las simulaciones también incluyeron la gran variación de temperatura de la superficie impuesta por la estrella anfitriona.

“La mayoría de las simulaciones mostraron que solo había un flujo ascendente en un lado del planeta y un flujo descendente en el otro lado. Por lo tanto, el material fluye de los dos hemisferios al otro”, informa Meyer. Sorprendentemente, la tendencia no siempre fue la misma. “Dependiendo de a qué estamos acostumbrados de la Tierra, esperaría que los materiales en el lado caluroso del día fueran más livianos y, por lo tanto, fluyeran hacia arriba y viceversa”, explica el coautor Dan Bower de la Universidad de Berna y NCCR. PlanetS. Sin embargo, algunas de las simulaciones realizadas por el equipo también mostraron la dirección del flujo opuesto. “Este resultado contrario a la intuición es causado inicialmente por un cambio en la viscosidad con la temperatura: una sustancia fría es más rígida y por lo tanto no quiere doblarse, romperse o sumergirse hacia adentro. Sin embargo, la materia caliente es menos viscosa, por lo que incluso las rocas duras Cuando se calienta, puede fluir fácilmente hacia el interior del planeta “, explica Bauer. De cualquier manera, estos resultados muestran cómo la superficie del planeta y dentro de ella pueden intercambiar materiales en condiciones completamente diferentes a las de la Tierra.

Como resultado, los investigadores sugieren que LHS 3844b podría contener un hemisferio completo cubierto por volcanes que podría compararse con la Tierra. Los volcanes también se encuentran en Hawái E Islandia. Aquí, las plumas del manto forman lava muy caliente con baja viscosidad.

“Nuestras simulaciones muestran cómo pueden surgir tales patrones, pero requieren observaciones más detalladas para verificar”. Mayer dice.

“Por ejemplo, con un mapa de alta resolución de la temperatura de la superficie que podría indicar una mejor liberación de gas de los volcanes o la detección de gas volcánico. Esto es algo que esperamos que las investigaciones futuras nos ayuden a comprender”.

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