Indiscutivelmente, alguns dos planetas mais esquisitos e extremos dentre os mais de 4.000 exoplanetas descobertos atéhoje são as super-Terras quentes - mundos rochosos e quentes em chamas que zingam tão precariamente perto de suas estrelas anfitria£s que algumas de suassuperfÍcies provavelmente são mares derretidos. lava derretida.

Esses mundos de fogo, do tamanho da Terra, são conhecidos de forma mais sugestiva como "planetas oceano de lava", e os cientistas observaram que um punhado dessas super-Terras quentes são extraordinariamente brilhantes e, na verdade, mais brilhantes que o nosso pra³prio planeta azul brilhante.

Exatamente por que essas bolas de fogo distantes são tão brilhantes não éclaro, mas novas evidaªncias experimentais de cientistas do MIT mostram que o brilho inesperado desses mundos provavelmente não se deve a  lava derretida ou ao vidro resfriado (isto anã, lava rapidamente solidificada) em suassuperfÍcies.

Os pesquisadores chegaram a essa conclusão depois de interrogar o problema de uma maneira direta e refrescante: derreter rochas em um forno e medir o brilho da lava resultante e do vidro resfriado, que eles usaram para calcular o brilho das regiaµes de um planeta coberto de derretimento ou material solidificado. Seus resultados revelaram que lava e vidro, pelo menos como um produto dos materiais que derreteram no laboratório, não refletem o suficiente para explicar o brilho observado de certos planetas oceano de lava.

Suas descobertas sugerem que as super-terras quentes podem ter outras caracteri­sticas surpreendentes que contribuem para o seu brilho, como atmosferas ricas em metais e nuvens altamente refletivas.

"Ainda temos muito a entender sobre esses planetas oceano-lava", diz Zahra Essack, estudante de graduação do Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias do MIT. "Na³s pensamos nelas apenas como bolas de rocha brilhantes, mas esses planetas podem ter sistemas complexos de processos superficiais e atmosfanãricos bastante exa³ticos, e não algo que já vimos antes."

Essack éo primeiro autor de um estudo detalhando os resultados da equipe, que aparece hoje no The Astrophysical Journal . Seus co-autores são o ex-pa³s-doc do MIT Mihkel Pajusalu, que foi fundamental na configuração inicial do experimento, e Sara Seager, professora de ciências planeta¡rias da classe de 1941, com compromissos nos departamentos de física e aerona¡utica e astrona¡utica.

As super-terras quentes tem entre uma e 10 vezes a massa da Terra e tem períodos orbitais extremamente curtos, circulando sua estrela hospedeira em apenas 10 dias ou menos. Os cientistas esperavam que esses mundos de lava estivessem tão pra³ximos da estrela anfitria£ que qualquer atmosfera e nuvens aprecia¡veis ​​fossem arrancadas. Como resultado, suassuperfÍcies teriam pelo menos 850 kelvins, ou 1.070 graus Fahrenheit - quente o suficiente para cobrir asuperfÍcie em oceanos de rocha derretida.

Os cientistas descobriram anteriormente um punhado de super-Terras com albedos inesperadamente altos, ou brilho, nas quais refletiam entre 40 e 50% da luz de sua estrela. Em comparação, o albedo da Terra, com todas as suassuperfÍcies refletivas e nuvens, éde apenas 30%.

"Vocaª esperaria que esses planetas de lava fossem uma espanãcie de bolas de carva£o orbitando no espaço - muito escuras, nem muito brilhantes", diz Essack. "Então, o que os torna tão brilhantes?"

Uma ideia foi que a própria lava pode ser a principal fonte de luminosidade dos planetas, embora nunca tenha havido nenhuma prova, seja em observações ou em experimentos.

"Então, como pessoas do MIT, decidimos, ok, devera­amos fazer um pouco de lava e ver se estãobrilhante ou não", diz Essack.

Para fazer a lava pela primeira vez, a equipe precisava de um forno que pudesse atingir temperaturas altas o suficiente para derreter basalto e feldspato, os dois tipos de rochas que eles escolheram para seus experimentos, pois são materiais bem caracterizados e comuns na Terra.

Acontece que eles inicialmente não precisavam olhar além da fundição do MIT, um espaço do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, onde metalaºrgicos treinados ajudam estudantes e pesquisadores a derreter materiais no forno da fundição para projetos de pesquisa e classe.

Essack levou amostras de feldspato para a fundição, onde os metalaºrgicos determinaram o tipo de cadinho no qual coloca¡-los e as temperaturas nas quais eles precisavam ser aquecidos.

“Eles jogam no forno, deixam as pedras derreterem, tiram e depois todo o local se transforma em um forno - estãomuito quente”, diz Essack. "E foi uma experiência incra­vel estar ao lado dessa lava brilhante, sentindo esse calor."

No entanto, o experimento rapidamente se deparou com um obsta¡culo: a lava, uma vez retirada do forno, resfriou quase instantaneamente em um material macio e va­treo. O processo ocorreu tão rapidamente que Essack não foi capaz de medir a refletividade da lava enquanto ainda estava derretido.

Então, ela levou o vidro de feldspato resfriado a um laboratório de espectroscopia que projetou e implementou no campus para medir sua refleta¢ncia, iluminando a luz de diferentes a¢ngulos e medindo a quantidade de luz refletida nasuperfÍcie. Ela repetiu essas experiências para o vidro de basalto resfriado, cujas amostras foram doadas por colegas da Universidade de Syracuse, que dirigem o Projeto Lava. Seager os visitou alguns anos atrás para uma versão preliminar do experimento e, na anãpoca, coletou amostras de basalto usadas agora para os experimentos de Essack.

"Eles derreteram um monte enorme de basalto e despejaram em uma ladeira, e picaram para nós", diz Seager.

Apa³s medir o brilho do basalto resfriado e do vidro de feldspato, Essack examinou a literatura para encontrar medidas de refletividade de silicatos derretidos, que são um componente importante da lava na Terra. Ela usou essas medidas como referaªncia para calcular o quanto brilhante seria a lava inicial do vidro de basalto e feldspato. Ela então estimou o brilho de uma super-Terra quente coberta inteiramente de lava ou vidro resfriado, ou combinações dos dois materiais.

No final, ela descobriu que, não importa a combinação de materiais desuperfÍcie, o albedo de um planeta lava-oceano não passaria de cerca de 10% - bastante escuro, comparado com o albedo de 40 a 50% observado em algumas super-terras quentes .

"Isso ébastante escuro em comparação com a Terra, e não o suficiente para explicar o brilho dos planetas em que esta¡vamos interessados", diz Essack.

Essa percepção reduziu o alcance da pesquisa para interpretar observações e direciona estudos futuros a considerar outras possibilidades exa³ticas, como a presença de atmosferas ricas em metais refletivos.

"Nãotemos 100% de certeza do que esses planetas são feitos, por isso estamos estreitando o espaço dos parametros e orientando estudos futuros para todas essas outras opções em potencial", diz Essack.