Under många år, för allt vi visste, vårt solsystem var ensamt i universum. Då började bättre teleskop avslöja en skattkammare av planeter som kretsar kring avlägsna stjärnor.

Under 2014, NASA:s rymdteleskop Kepler gav forskare ett smörgåsbord med mer än 700 helt nya avlägsna planeter att studera - många av dem till skillnad från vad vi tidigare hade sett. Istället för gasjättar som Jupiter, som tidigare undersökningar hade plockat upp först eftersom de är lättare att se, dessa planeter var mindre och mestadels sten i massa.

Forskare märkte att det fanns många av dessa planeter ungefär lika stora som eller bara större än jorden, men det var en brant avskärning innan planeterna nådde storleken på Neptunus. "Detta är en klippkant i data, och det är ganska dramatiskt, ", sade planetforskaren Edwin Kite vid University of Chicago. "Vad vi har undrat över är varför planeter tenderar att sluta växa över ungefär tre gånger jordens storlek."

I en tidning publicerad 17 december in Astrofysiska tidskriftsbrev , Kite och kollegor vid Washington University, Stanford University, och Penn State University erbjuder en innovativ förklaring till detta fall:Havet av magma på ytan av dessa planeter absorberar lätt sin atmosfär när planeterna når ungefär tre gånger jordens storlek.

Drake, som studerar Mars historia och andra världars klimat, var väl positionerad att studera frågan. Han trodde att svaret kunde bero på en lite studerad aspekt av sådana exoplaneter. De flesta planeter som är något mindre än droppstorleken tros ha hav av magma på sina ytor - stora hav av smält sten som de som en gång täckte jorden. Men istället för att stelna som vårt gjorde, dessa hålls varma av en tjock filt av väterik atmosfär.

"Än så länge, nästan alla modeller vi har ignorerar denna magma, behandla det som kemiskt inert, men flytande sten är nästan lika rinnande som vatten och mycket reaktiv, sa Kite, en biträdande professor vid institutionen för geofysiska vetenskaper.

Frågan som Kite och hans kollegor funderade på var om, när planeterna fick mer väte, havet kan börja "äta" himlen. I detta scenario, när planeten får mer gas, det hopar sig i atmosfären, och trycket på botten där atmosfären möter magman börjar byggas upp. I början, magman tar upp den tillsatta gasen med en jämn hastighet, men när trycket stiger, vätet börjar lösas upp mycket lättare i magman.

"Inte bara det, men den lilla biten av den tillsatta gasen som stannar i atmosfären höjer atmosfärstrycket, och därmed kommer en ännu större del av senare ankommande gas att lösas upp i magman, sa Kite.

Således stannar planetens tillväxt ut innan den når storleken på Neptunus. (Eftersom majoriteten av volymen av dessa planeter finns i atmosfären, krymper atmosfären krymper planeterna.)

Författarna kallar detta "fugacity-krisen, " efter termen som mäter hur mycket lättare en gas löser sig i en blandning än vad som skulle förväntas baserat på tryck.

Teorin stämmer väl överens med befintliga observationer, sa Kite. Det finns också flera markörer som astronomer kan leta efter i framtiden. Till exempel, om teorin stämmer, planeter med magmahav som är tillräckligt kalla för att ha kristalliserats på ytan bör uppvisa olika profiler, eftersom detta skulle hindra havet från att absorbera så mycket väte. Pågående och framtida undersökningar från TESS och andra teleskop borde ge astronomerna mer data att arbeta med.

"Inget som dessa världar finns i vårt solsystem, ", sa Kite. "Även om vårt arbete föreslår en lösning på ett av pussel som ställs av sub-Neptunus exoplaneter, de har fortfarande mycket att lära oss!"