Las súper-Tierras pueden ser sólidas en lo profundo de sus mantos

Un estudio reciente sugiere que los interiores profundos de las súper-Tierras, planetas rocosos con masas entre una y diez veces la de la Tierra, probablemente estén compuestos de material sólido en lugar de líquido. Este hallazgo desafía las suposiciones anteriores sobre la evolución planetaria y ofrece nuevas ideas sobre la dinámica interna de estos mundos distantes.

Sus hallazgos, publicados en AGU Advances, revelan que este mineral exhibe un punto de fusión inusualmente alto, lo que potencialmente explica por qué los mantos profundos de estos planetas permanecen sólidos. El estudio se centró en el ortosilicato de magnesio, o Mg2SiO4, un componente clave de los planetas rocosos. Bajo condiciones normales similares a las de la Tierra, este mineral sufre cambios estructurales a medida que aumenta la presión, pasando por varias fases cristalinas. En el manto de la Tierra, adopta la fase de espinela, que finalmente se descompone en bridgmanita y ferropericlase a mayores profundidades. Sin embargo, bajo las presiones extremas características de las súper-Tierras, Mg2SiO4 se estabiliza en una nueva forma conocida como post-spinel.

Para investigar las propiedades del Mg2SiO4 post-espinel, el equipo de investigación empleó un método computacional llamado integración termodinámica. Esto les permitió simular el comportamiento de fusión del mineral a presiones que alcanzan hasta 1.300 gigapascales, un nivel comparable a las condiciones encontradas en los núcleos de las súper-Tierras.

Su rango de fusión se extiende desde aproximadamente 9,780 Kelvin hasta 14,897 Kelvin, superando en gran medida los puntos de fusión de minerales relacionados como la bridgmanita y MgSiO3 postperovskita. Incluso cuando se introdujeron pequeñas cantidades de hierro, un elemento comúnmente presente en las composiciones de los exoplanetas, el punto de fusión de Mg2SiO4 post-espinel se mantuvo muy por encima de las temperaturas estimadas de los mantos profundos de la mayoría de las súper-Tierras. Esto indica que el mineral no se funde en condiciones internas típicas, lo que sugiere que los mantos profundos de estos planetas pueden ser realmente sólidos.

Un manto sólido y profundo influiría en los mecanismos de convección dentro de las súper-Tierras, alterando potencialmente la forma en que el calor se distribuye en sus interiores. Además, la presencia de material sólido en el manto podría afectar la generación de campos magnéticos, que generalmente son producidos por el movimiento de fluidos metálicos fundidos en el núcleo de un planeta.

El estudio se llevó a cabo utilizando técnicas computacionales avanzadas, destacando el creciente papel de las simulaciones en la ciencia planetaria. Los experimentos futuros tendrán como objetivo validar estos hallazgos a través de mediciones directas de laboratorio, aunque recrear las condiciones extremas de las super-Tierras sigue siendo un desafío formidable. A medida que la comunidad científica continúa explorando la composición y el comportamiento de los exoplanetas, descubrimientos como este contribuyen a una comprensión más amplia de la formación y evolución planetaria. La persistencia de materiales sólidos en los mantos profundos de las super-Tierras subraya la complejidad de estos mundos y abre nuevas vías para la investigación de sus procesos internos.