Los llamados planetas de lava, mundos rocosos ultracalientes con días perpetuos y temperaturas lo suficientemente altas como para sostener océanos de magma y atmósferas de silicatos, se han convertido en un laboratorio único para el estudio de las atmósferas planetarias. Estas condiciones extremas, aunque inhóspitas, ofrecen una ventana excepcional para comprender la evolución de los planetas terrestres, incluyendo la Tierra primitiva. Sin embargo, las complejas dinámicas entre las atmósferas de silicatos, las temperaturas extremas y los procesos de formación de nubes aún presentan desafíos significativos para los modelos actuales.
A lo largo de la última década, la búsqueda de planetas rocosos fuera del sistema solar ha permitido descubrir cientos de ellos, incluidos los planetas de periodos ultracortos, aquellos que orbitan extremadamente cerca de sus estrellas. Instrumentos como el Telescopio Espacial Spitzer y, más recientemente, el Telescopio Espacial James Webb (JWST), han comenzado a arrojar luz sobre las propiedades atmosféricas de estos mundos extremos. Planetas como K2-141b, 55 Cancri e y TOI-561b han sido objetivos prioritarios, ya que sus altas temperaturas diurnas, superiores a los 1800 K, favorecen la formación de océanos de magma en su lado iluminado y una interacción directa entre la superficie fundida y la atmósfera.
En estos planetas, las atmósferas están íntimamente ligadas a la dinámica interna, lo que las convierte en ventanas hacia los procesos de formación planetaria y la evolución temprana de los sistemas solares. Sin embargo, en planetas bloqueados por marea, en los que una cara siempre está orientada hacia la estrella, las atmósferas pueden colapsar completamente en el lado nocturno, congelándose en la superficie. A pesar de los avances en modelos de circulación general para atmósferas densas, las atmósferas más delgadas y localizadas, como las de los planetas de lava, requieren enfoques diferentes para su simulación.
Nubes y dinámicas atmosféricas
En un avance reciente, se han llevado a cabo simulaciones que incorporan la formación de nubes en planetas de lava para analizar cómo estas impactan las dinámicas atmosféricas y las temperaturas superficiales. A pesar de que las nubes reflejan la luz visible y tienden a enfriar la atmósfera, el transporte de calor debido a los vientos diurnos compensa este efecto, manteniendo las temperaturas atmosféricas relativamente constantes. Sin embargo, las nubes tienen un impacto significativo en las temperaturas de la superficie, donde pueden reducirlas en 100–200 K bajo cielos nublados. Este efecto es particularmente relevante para planetas como HD213885b y HD20329b, donde las simulaciones muestran diferencias marcadas en la presencia o ausencia de nubes, aunque estas diferencias están en el límite de detección de los instrumentos actuales.
Un hallazgo notable es que la formación de nubes no solo afecta a la transferencia radiativa, sino que también influye en las dinámicas de los fluidos, alterando la circulación atmosférica en el lado diurno del planeta. Este enfoque integrador, que combina la dinámica de los fluidos y la transferencia radiativa, representa un paso adelante respecto a estudios previos que trataban estos procesos de forma separada.
Limitaciones y perspectivas
Las simulaciones se enfrentan a limitaciones inherentes a la resolución instrumental y la complejidad de los modelos. Por ejemplo, aunque los modelos actuales capturan las principales tendencias de formación de nubes y transporte de calor, no son completamente autosuficientes para incluir todas las interacciones químicas y dinámicas. Además, la detección de nubes y sus efectos requiere precisiones que están al límite de las capacidades actuales del JWST y otros telescopios de última generación.
Estos hallazgos subrayan la necesidad de observaciones más detalladas y de modelos aún más integrados para desentrañar completamente las complejas relaciones entre las nubes, la radiación y las dinámicas atmosféricas en estos planetas extremos. A medida que el JWST continúe observando objetivos como TOI-561b y K2-22b, los investigadores esperan obtener pistas únicas sobre la evolución planetaria y la interacción entre las atmósferas y las superficies fundidas.
Fuente: DOI 10.3847/1538-3881/ad85e0.
