Detectando Vulcanismo activo en planetas Extrasolares

Por: Miguel Angel Pinilla Ferro*

Con los recientes y constantes resultados de detección de planetas extrasolares, a partir, del análisis de los datos históricos datos suministrados por los telescopios espaciales CoRot Y KEPLER. Se han logrado confirmar varios complejos sistemas planetarios, con características exóticas que hacen de cada uno de aquellos exoplanetas ejemplos interesantes de como las estructuras planetarias de complejos estelares se pueden manifestar de formas tan diversas. Planetas rocosos con hasta 10 veces la masa de la tierra, que orbitan su estrella tan cerca que su superficie puede estar parcialmente fundida por acción de la temperatura y las fuerzas de marea. Imaginen ustedes superficies enteras cubiertas de oceános de magma fundido en exoplanetas, donde megavolcanes labran toda la orografía de su superficie. ¿se podría detectar vulcanismo activo a partir de las huellas de espectro dejadas por Dióxido de azufre producto de estas megaexplosiones  que arrojan material a la alta atmósfera de estas supertierras?

Visión artística de un Planeta Extrasolar, con su listosfera fundida, océanos de magma caracterizan toda su amplia superficie. 

La determinación de la actividad volcánica vendría de la mano de la detección de dióxido de azufre en la atmósfera del planeta. En la Tierra, la presencia de SO2 en la estratosfera se debe fundamentalmente a erupciones explosivas (vulcanismo pliniano), que presentan lavas muy viscosas con alta densidad de volátiles en su interior. El ácido sulfhídrico (H2S) es también un gas que delata la presencia de vulcanismo, pero por lo general es más complicado que llegue hasta la estratosfera. Recordar por ejemplo la erupción del monte Pinatubo en 1991, que inyectó unos 17 millones de toneladas de SO2 en unos cuatro días. Los gases del volcán alcanzaron 12-25 km de altura promedio, pero con la dispersión y los efectos del viento llegaron a tomar una altura máxima de uno 50 km en algunos momentos. La famosa erupción del Krakatoa en 1883 puede haber liberado a la atmósfera el doble de gases que el Pinatubo, mientras que la erupción más grande registrada la del monte Tambora en 1815- aumentó esta cifra diez veces.

El Pinatubo es un volcán activo ubicado en la isla de Luzón en las Filipinas, 1486 msnm. La erupción más reciente ocurrió en junio de 1991, tras 500 años de inactividad, produciendo una de las más grandes y más violentas erupciones del siglo XX. Envió grandes cantidades de gases hacia la estratósfera más que cualquier otra erupción desde la del Krakatoa, en Indonesia, en 1883. Los gases emitidos produjeron una capa global de ácido sulfúrico durante los meses siguientes. Las temperaturas globales bajaron aproximadamente 0,5 °C (0,9 °F), y la destrucción de la capa de ozono aumentó de manera importante.

En las anteriores (mega) erupciones de los volcanes Tambora y  Krakatoa fueron esencialmente erupciones de tipo freático. Esto es, se producen cuando el agua del mar irrumpe en la cámara magmática del volcán o cuando el magma penetra en materiales impregnados de agua. La vaporización instantánea de grandes masas de agua produce vapor a presión que acaba provocando una explosión inmensa.

Por tanto, utilizar este conocimiento y análisis en la detección de grandes cantidades de dióxido de azufre en la atmósfera de potenciales exoplanetas podría indicar  erupciones de  volcanes en su superficie pero también  la presencia de grandes cuerpos de agua como mares y océanos, si hablamos de erupciones de tipo freático.

El SO2 es por tanto un buen indicador de vulcanismo explosivo, se pueden pensar tal vez que las grandes supertierras presenten grandes episodios volcánicos no explosivos donde amplios y densos mares u océanos de magma caractericen sus superficies. Otros factores que influirían en la actividad volcánica serían la presencia de lunas, la composición o edad del planeta. Además, el dióxido de azufre es inestable(se dispersa en un delta constante limitando su rastro de espectro a la velocidad de los vientos, etc. ) , así que es precisa una actividad de detección constante para que pueda ser detallado desde la Tierra.

El estudio de las firmas químicas características de las moléculas que conforman las atmósferas de planetas extrasolares nos permitirá profundizar en la identificación de la presencia de los espectro particulares de sus altas atmósferas. Concretamente esta imagen identifica las principales bandas de absorción identificadas en los espectros de reflexión aquí superpuestos a las imágenes de los planetas rocosos: Venus, Tierra y Marte (NASA/ESA).

En cualquier caso, el dióxido de azufre sería fácilmente detectable usando el método del tránsito durante los eclipses totales del exoplaneta sobre su estrella madre con telescopios de gran apertura y una toma detallada del espectro de emisión durante periodos constantes y periódicos de observación . Esta es una tarea para los futuros telescopios espaciales, que aspiren a una caraterización de atmósferas de Supertierras y Exoplanetas.

* Estudiante de Matemáticas
Editor del Blog titanplanetary
@mapinillaf
Miembro activo del Grupo estudiantil de Ciencias Planetarias. TITAN
Universidad Nacional de Colombia.

FUENTES.

http://arxiv.org/pdf/1009.1355v1.pdf