En las últimas décadas, la cantidad de planetas descubiertos más allá de nuestro sistema solar ha aumentado a miles.Ahora,4.389 exoplanetasSe ha confirmado en 3.260 sistemas, con otros 5.941 candidatos en espera de confirmación.Gracias a numerosas observaciones y estudios posteriores, los científicos han aprendido mucho sobre los tipos de planetas que existen en nuestro universo, cómo se formaron y cómo evolucionaron.
Una consideración clave en todo esto es cómo un planeta se vuelve (y permanece) habitable con el tiempo.En general, los astrobiólogos creen que donde los planetas orbitan dentro de un sistema, es decir, en la madreárea habitable(Hz).Sin embargo,nueva investigaciónUn equipo de la Universidad de Rice indica que las posiciones donde se forman los planetas en sus respectivos sistemas estelares pueden ser igual de importantes.
Un estudio publicado recientementeciencias naturales de la tierra, dirigido por estudiantes graduados de RiceMarta Grewal, varios colegas del Departamento de Ciencias Planetarias, Ambientales y de la Tierra de la Universidad de Rice (incluidoRajdeep Dagupta, Maurice Ewing, Profesor de Ciencias de Sistemas Terrestres, Rice).Juntos, miraron más allá del cinturón estelar de Ricitos de Oro para considerar cómo los factores involucrados en la formación de planetas afectan en última instancia a la habitabilidad.
Esencialmente, la HZ de una estrella (o zona Goldilocks) representa una región donde un planeta en órbita experimentará condiciones lo suficientemente cálidas como para soportar agua líquida en su superficie y una atmósfera abundante (un componente clave de la vida).Sin embargo, después de considerar los factores que intervienen en la formación de planetas, Grewal y sus colegas concluyeron que la cantidad de elementos volátiles que un planeta captura y retiene durante su formación determinará su habitabilidad.
Un elemento central de esto es el tiempo que tarda la materia en acumularse desde el disco exterior hasta el protoplaneta y el tiempo que tarda el protoplaneta en diferenciarse en distintas capas (núcleo de metal, manto y corteza de silicato y envoltura atmosférica).El equilibrio entre estos dos procesos es importante para determinar qué elementos volátiles contiene un planeta rocoso para la vida, especialmente nitrógeno, carbono y agua.
Usando el laboratorio de alta presión de Dasgupta en Rice, el equipo usó nitrógeno como sustituto de los volátiles y simuló cómo los protoplanetas experimentan la erupción.Lo que encontraron fue que durante este proceso, la mayor parte del nitrógeno del protoplaneta se perdió en el manto y escapó a la atmósfera.A partir de ahí, el nitrógeno se pierde en el espacio a medida que el protoplaneta se enfría o choca con otros cuerpos celestes en la siguiente fase de crecimiento.
Sin embargo, si el núcleo de metal contiene suficiente nitrógeno, aún puede ser importante con el tiempo (donde desempeñará un papel importante como gas amortiguador) para ayudar a formar atmósferas posteriores “similares a la Tierra”.A partir de esto, los investigadores pudieron modelar la termodinámica y cómo afectaría esto a la distribución de nitrógeno entre la atmósfera del protoplaneta, la capa de sílice fundida y el núcleo.
Como explicó Grewal en la Universidad de Ricepresione soltar:
“Simulamos condiciones de temperatura de alta presión al someter una mezcla de metal nitrogenado y polvo de silicato a casi 30 000 veces la presión atmosférica y calentarla por encima de su punto de fusión.Los pequeños trozos de metal incrustados en el vidrio de silicato de las muestras recuperadas eran análogos a los núcleos y mantos protoplanetarios, respectivamente”.
“Nos dimos cuenta de que la fracción de nitrógeno entre todos estos depósitos es muy sensible al tamaño del cuerpo.Usando esta idea, podemos calcular cómo se divide el nitrógeno entre los diferentes depósitos de protoplanetas a lo largo del tiempo para crear un planeta habitable como la Tierra”.
No es sorprendente que este estudio afecte nuestra comprensión de cómo se formó la Tierra hace 4.500 millones de años.A partir de sus resultados, parece que el material del disco protoplanetario se ha adherido rápidamente para formar un embrión planetario del tamaño de la Luna o Marte antes de completar el proceso de diferenciación y asumir la disposición actual de núcleo metálico, manto/corteza de silicato y envoltura de gas.
Para todo el sistema solar, estiman que los embriones planetarios se formaron entre 1 y 2 millones de años después del Sol, y el resto del material de la nebulosa se formó en forma de disco que rodea al Sol. Esto es mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente.Si la tasa de diferenciación hubiera sido más rápida que la tasa de unión de estos embriones, ninguno de los planetas rocosos habría depositado suficientes volátiles y la Tierra no habría desarrollado las condiciones necesarias para la vida.
Además de ser Profesor de Ciencias de Sistemas Terrestres de Rice, Dasgupta esplaneta inteligente.Este proyecto colaborativo (financiado por la NASA) está dedicado a explorar cómo los elementos vitales podrían haberse unido en planetas rocosos en todo el universo.élresumen:
“Nuestros cálculos muestran que la formación de planetas del tamaño de la Tierra a través de embriones planetarios de crecimiento extremadamente rápido antes de someterse a la diferenciación de metal-silicato establece un camino único para cumplir con el presupuesto de nitrógeno de la Tierra.Este estudio muestra que el nitrógeno tiene una afinidad mucho mayor por la nucleación de líquidos metálicos de lo que se pensaba anteriormente”.
Este último estudio muestra cuánto de los volátiles de la Tierra sonEl choque que creó la luna..Un estudio de seguimiento publicado en 2021 encontró que la TierraObtuvimos más nitrógeno de fuentes locales.En el sistema solar de lo que se creía.
“Mostramos que los planetas primordiales en crecimiento en las regiones internas y externas del sistema solar absorben nitrógeno, y que la Tierra suministra nitrógeno al absorber planetas primordiales en ambas regiones”, dijo Grewal del estudio, publicado el 21 de enero. él dijo.castillo, 2021, emitidoastronomía natural.“Sin embargo, no se sabe cómo se estableció el presupuesto de nitrógeno del planeta”.
Estos hallazgos podrían tener implicaciones importantes para futuras investigaciones sobre cómo se forman, evolucionan y, en última instancia, desarrollan los sistemas planetarios la capacidad de sustentar la vida.En los próximos años, las misiones robóticas para explorar los objetos más antiguos del sistema solar (proximidad a la Tierra, cinturón principal, asteroides troyanos/griegos) podrían proporcionar información adicional sobre la historia temprana de la siembra de elementos que dan vida. en la Tierra y otros planetas.
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