Planeta de carbono - Carbon planet

Conceito artístico de um planeta de carbono. A superfície é escura e avermelhada por causa dos depósitos de hidrocarbonetos.

Um planeta de carbono é um tipo teórico de planeta que contém mais carbono do que oxigênio . O carbono é o quarto elemento mais abundante no universo em massa, depois do hidrogênio , hélio e oxigênio .

Marc Kuchner e Sara Seager cunharam o termo "planeta de carbono" em 2005 e investigaram tais planetas seguindo a sugestão de Katharina Lodders de que Júpiter se formou a partir de um núcleo rico em carbono. Investigações anteriores de planetas com altas proporções de carbono para oxigênio incluem Fegley & Cameron 1987. Planetas de carbono poderiam se formar se os discos protoplanetários fossem ricos em carbono e pobres em oxigênio . Eles se desenvolveriam de forma diferente da Terra , Marte e Vênus , que são compostos principalmente de compostos de silício-oxigênio. Diferentes sistemas planetários têm diferentes proporções de carbono para oxigênio, com os planetas terrestres do Sistema Solar mais próximos de serem "planetas de oxigênio" com razão molar C / O de 0,55. Em 2020, um levantamento das 249 estrelas solares analógicas próximas descobriu que 12% das estrelas têm relações C / O acima de 0,65, tornando-as candidatas aos sistemas planetários ricos em carbono. O exoplaneta 55 Cancri e , orbitando uma estrela hospedeira com razão molar C / O de 0,78, é um possível exemplo de planeta de carbono.

Definição

Tal planeta provavelmente teria um núcleo rico em ferro - ou aço, como os planetas terrestres conhecidos . Em torno disso haveria carboneto de silício fundido e carboneto de titânio . Acima disso, uma camada de carbono na forma de grafite , possivelmente com um substrato de diamante com quilômetros de espessura, se houver pressão suficiente. Durante as erupções vulcânicas, é possível que diamantes do interior venham à superfície, resultando em montanhas de diamantes e carbonetos de silício. A superfície conteria hidrocarbonetos congelados ou líquidos (por exemplo, alcatrão e metano ) e monóxido de carbono . Um ciclo climático é teoricamente possível em planetas de carbono com atmosfera, desde que a temperatura média da superfície seja inferior a 77 ° C.

No entanto, os planetas de carbono provavelmente serão desprovidos de água , que não pode se formar porque qualquer oxigênio fornecido por cometas ou asteróides reagirá com o carbono na superfície. A atmosfera em um planeta de carbono relativamente frio consistiria principalmente de dióxido de carbono ou monóxido de carbono com uma quantidade significativa de fumaça de carbono .

Composição

Comparação de tamanhos de planetas com diferentes composições

Prevê-se que os planetas de carbono tenham diâmetro semelhante aos planetas de silicato e de água da mesma massa, tornando-os potencialmente difíceis de distinguir. Os equivalentes de feições geológicas na Terra também podem estar presentes, mas com composições diferentes. Por exemplo, os rios podem consistir em óleos. Se a temperatura estiver baixa o suficiente (abaixo de 350 K), os gases podem ser capazes de se sintetizar fotoquimicamente em hidrocarbonetos de cadeia longa, que podem chover na superfície.

Em 2011, a NASA cancelou uma missão, chamada TPF , que era para ser um observatório muito maior do que o Telescópio Espacial Hubble, que seria capaz de detectar tais planetas. Os espectros dos planetas de carbono carecem de água, mas mostram a presença de substâncias carbonosas, como o monóxido de carbono.

Possíveis candidatos

O pulsar PSR 1257 + 12 pode ter planetas de carbono que se formaram a partir da ruptura de uma estrela produtora de carbono . Os planetas de carbono também podem estar localizados perto do Centro Galáctico ou aglomerados globulares orbitando a galáxia, onde as estrelas têm uma proporção de carbono para oxigênio maior do que o Sol. Quando as estrelas velhas morrem, elas expelem grandes quantidades de carbono. Conforme o tempo passa e mais e mais gerações de estrelas terminam, a concentração de carbono e os planetas de carbono aumentam.

Em outubro de 2012, foi anunciado que 55 Cancri e apresentava evidências de ser um planeta de carbono. Tem oito vezes a massa da Terra e duas vezes o raio. A pesquisa indica que o planeta de 2.150 ° C (3.900 ° F) é "coberto de grafite e diamante em vez de água e granito". Ele orbita a estrela 55 Cancri uma vez a cada 18 horas.

Outros objetos ricos em carbono

Em agosto de 2011, Matthew Bailes e sua equipe de especialistas da Swinburne University of Technology na Austrália relataram que o pulsar de milissegundos PSR J1719-1438 pode ter uma estrela companheira binária que foi esmagada em um planeta muito menor feito em grande parte de diamante sólido. Eles deduziram que um pequeno planeta companheiro deve estar orbitando o pulsar e causando uma atração gravitacional detectável. Um exame mais aprofundado revelou que, embora o planeta seja relativamente pequeno (60.000 km de diâmetro, ou cinco vezes maior que a Terra), sua massa é ligeiramente maior do que a de Júpiter. A alta densidade do planeta deu à equipe uma pista de sua provável composição de carbono e oxigênio - e sugeriu a forma cristalina dos elementos. No entanto, este "planeta" é teorizado para ser os restos de uma companheira anã branca evaporada , sendo apenas o núcleo interno remanescente. De acordo com algumas definições de planeta, isso não se qualificaria porque se formou como uma estrela.

A uma distância de 267+1,2
-0,9 pc (aproximadamente 870 anos-luz), PSR J2222−0137 é um pulsar binário de massa intermediária próxima, cuja companheira de estrela de nêutrons de baixa massa é uma anã branca (PSR J2222−0137 B) que, com uma temperatura inferior a 3.000 K e massa de 1,05 0,06 , é provavelmente cristalizada, fazendo com que esta anã branca do tamanho da Terra seja descrita como uma "estrela de diamante".

Anãs marrons

Os planetas ao redor das anãs marrons são provavelmente planetas de carbono sem água.

Veja também

Referências