NeoFronteras

Exoplanetas, pandoras y mundos langosta

Área: Espacio — sábado, 15 de marzo de 2014

Nueva cosecha de la misión Kepler y modelos sobre exolunas habitables y planetas bogavante.

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Recientemente se han confirmado 715 nuevos exoplanetas a partir de los datos que se tenían de la misión Kepler, pese a que ya no puede realizar su tarea original y está en espera de una nueva.
Estos planetas forman parte de 305 sistemas planetarios con planetas relativamente pequeños que orbitan en órbitas circulares en el mismo plano. El total de planetas confirmados ahí fuera se eleva ya a 1700.
El 96% de esos nuevos planetas son más pequeños que Neptuno, pero mayores que la Tierra. Como ya sabemos, el método de observación tiene un sesgo por el cual planetas como la Tierra en la zona de habitabilidad de la estrella prácticamente no pueden ser detectados aunque existan.
Recordemos también que Kepler sólo encuentra candidatos que tienen que ser luego confirmados con telescopios terrestres. Estos 715 han sido ya verificados.
Cuatro de estos mundos tienen un tamaño menor que 2,5 veces el diámetro terrestre y están en la zona habitable de sus estrellas. Uno de ellos (Kepler-296f) tiene un tamaño dos veces el terrestre y orbita una estrella con la mitad de tamaño que el Sol. Pero posiblemente tenga una atmósfera de gases ligeros muy densa o que sea un mundo de agua, por lo que la vida tal y como la conocemos no estará presente.
Tierra II parece resistirse en ser encontrada, incluso como candidata a tal.

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Se ha especulado sobre la existencia de exolunas alrededor de planetas gigantes en la zona de habitabilidad de la estrella, algo que se propuso en la ciencia ficción y que más tarde se ha propuesto científicamente. Incluso se propuso que quizás la misión Kepler podría descubrir algún caso de exoluna. Pero la realidad es que, de momento, no se ha detectado ninguna.
Sin embargo, la posibilidad de que haya exolunas habitadas no es tan sencillo. Según René Heller (McMaster University) y Rory Barnes (University of Washington), aunque el planeta y sus exolunas estén en la zona habitable de la estrella, esto no garantiza la habitabilidad de las exolunas incluso aunque estas tengan un tamaño adecuado. El problema es que el propio planeta, al poco de formarse, emitiría mucha radiación que haría inhabitables las lunas cercanas al dejarlas sin agua. Digamos que alrededor del planeta hay, a su vez, otra zona habitable.
Así que si se encuentra una exoluna en la zona habitable de la estrella no se podrá declarar su habitabilidad sin antes considerar este nuevo aspecto, por lo que habría que estimar su habitabilidad con cuidado previamente.
Otra posibilidad es que el agua llegue a las exolunas (o a otros exoplanetas) gracias al impacto de cometas y asteroides,
Según los modelos de formación, las exolunas de tamaño apreciable se formarían a una distancia de entre 5 y 30 radios planetarios de su planeta. Las cuatro lunas galileanas de Jupiter cumplen este criterio.
Estos investigadores han estimado el borde interior de la zona habitable del planeta para sus exolunas. Más hacia el interior el planeta habría evaporado toda el agua de la posible luna directamente o indirectamente a través del efecto invernadero del propio vapor de agua.
Otro factor es la migración de las órbitas de las lunas, pues el efecto de las mareas hace que la órbita de una luna se agrande con el tiempo, como pasa con la Luna terrestre. Esto es algo a considerar en el caso de que se localice una exoluna, pues, aunque ahora esté en un buen sitio, pudo no estarlo en el pasado.
Las exolunas de tamaño adecuado (entre el de la Tierra y el de Marte) que estuvieran a a menos de 10 radios de Júpiter de un planeta gigante gaseoso en la zona de habitabilidad de la estrella no serían adecuadas para la vida, pues en 500 ó 600 millones de años se desecarían. A 15 radios de Júpiter lo haría al cabo de 700 u 800 millones de años. Sólo a partir de 20 radios de Júpiter se libraría una exoluna del tamaño de la Tierra del efecto invernadero, pero no las más pequeñas.
La migración a órbitas exteriores y el bombardeo de cometas que aportaran agua mejoraría las expectativas para la vida.

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Distribución del hielo en un planeta langosta. Las flechas representas la velocidad del viento. Fuente: PNAS.

Otro de los posibles tipos de mundos extraños sobre los que se ha especulado que haya vida es el caso de exoplanetas alrededor de enanas rojas. Este tipo de estrellas no son muy brillantes, así que un planeta que gire alrededor de una de ellas lo debe de hacer muy cerca si quiere que el agua que contenga no se congele. Por otro lado, si se acerca demasiado el calor es excesivo y el agua se evapora para siempre. Esto hace que la zona de habitabilidad, en donde hay agua líquida, sea muy estrecha en este tipo de estrellas.
Pero un objeto que orbite muy cerca de otro tenderá a sincronizar el periodo orbital con el de rotación, así que un planeta de este tipo siempre presentará la misma cara a su sol. En un principio esto hizo pensar que la vida no sería posible en este tipo de planetas. Posteriormente, los modelos climáticos predijeron que al menos en una estrecha franja sí era posible la vida gracias a que los vientos impedirían un colapso de la atmósfera por congelación en la cara a oscuras. Desde entonces se ha seguido trabajando en la idea.
Recientemente se ha propuesto que algunos de esos mundos podrían ser como globos oculares, pues estarían recubiertos de hielo en su casi totalidad excepto en una región enfrentada a la estrella en donde habría agua líquida en forma de un mar circular (a modo de iris y pulpìla). Ahora, un estudio de científicos chinos sostiene que esa zona no sería circular, sino que tendría la forma de una langosta.

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Distribución de la temperatura superficial del aire en un planeta langosta. Las flechas representas la velocidad de las corrientes de oceánicas. Fuente: PNAS.

El tema es importante porque la mayoría se las estrellas de nuestra galaxia (el 70%) son estrellas de tipo M o enanas rojas que brillan durante muchos miles de millones de años. Además, se han encontrado casos de exoplanetas en la zona de habitabilidad de enanas rojas, pues son fáciles de detectar debido a su rápido periodo orbital.
Yongyun Hu y Jun Yang (Universidad de Pekín) obtienen en sus simulaciones un océano con forma de bogavante en los mundos de tipo ojo ocular. Ese océano jugaría un papel en el transporte de calor que hasta ahora se había ignorado.
Para las simulaciones se usaron los parámetros del planeta Gliese 581g, situado a 20 años luz de distancia de nosotros. Tiene un tamaño de 1,5 el terrestre y, presumiblemente, es rocoso. Además, asumieron un océano de 4000 m de profundidad y una composición atmosférica con la misma concentración de dióxido de carbono que en la actualidad en la Tierra.
Como resultado obtuvieron un océano con forma de langosta con dos “pinzas” a ambos lados del ecuador y una cola a lo largo del mismo. Estas estructuras serían creadas por las corrientes oceánicas.
Las pinzas se deberían a corrientes que rotarían al modo de ciclones, mientras que la cola sería el resultado de una onda de Kelvin de manera similar a una corriente en chorro ecuatorial oceánica que transportaría calor desde la parte soleada a la oscura del planeta.
Este resultado aumentaría la superficie habitable en este tipo de mundos, pero, a la vez, estrecharía ligeramente la zona habitable (no se sabe muy bien en qué cuantía), pues esto facilitaría la entrada del planeta en un efecto invernadero fuera de control al estilo de Venus.
Quizás se pueda comprobar algo así en el futuro si se disponen de telescopios espaciales lo suficientemente grandes. Pero antes habría que simular el efecto que tendría este océano bogavante sobre el brillo del planeta para el caso de sólo se pueda medir el brillo si no se pueden tener imágenes.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Artículo original.
Ilustraciones: PHL @ UPR Arecibo, NASA.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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6 Comentarios

  1. daniel:

    De momento tenemos muchas simulaciones y muy pocos datos reales. Sin observaciones directas de la composición de las atmósferas y la información que de ello se extraiga, no hacemos más que especular.

  2. NeoFronteras:

    Pues sí, así es. Pero no tenemos esas observaciones.

  3. Diego:

    con tantass especulaciones, despues algunos se niegan a creer en dios… no hay mucha diferencia no?

  4. NeoFronteras:

    Pues sí, faltan datos reales, pero estos modelos se basan en la Física conocida y en parámetros que se han medido. Son resultados que quizás no especulativos, sino arriesgados. Es lo único que se puede hacer con los datos de los que se disponen.
    Sobre asuntos teológicos mejor dejarlos a los expertos en el campo, que no son los científicos. Aunque algunos de ellos sean creyentes. No hay nadie perfecto.

  5. Pocosé:

    “Diego:
    Domingo 16 Marzo, 2014 @ 12:03 am
    con tantass especulaciones, despues algunos se niegan a creer en dios… no hay mucha diferencia no?”

    Si hay muchas especulaciones. Hasta yo me atrevo a hacer alguna. Estas especulaciones son científicas, solo si no son contrarias a los conocimientos científicos ya constatados y están siempre dispuestas a ser desechadas en cuanto se constate alguna evidencia que la falsee.
    ¿Conoce a algún creyente que especule con como podría ser su dios o su religión ateniéndose a las evidencias?. Yo prácticamente a ninguno. Meros especuladores, en religión, siempre muchos. Normalmente calificados de herejes, frecuentemente, en el pasado, reos de muerte. Hoy lo tiene bastante mas facil para montar sobre sus especulaciones, que ya no serán falsables, la nueva secta y con un eficiente proselitismo, la nueva religión. (Más de 50 religiones diferentes con mas de un millón de adscritos, religiones y sectas minoritarias, incontables)
    Yo si veo una gran diferencia.

    P/D: Estimado neo no he podido evitarlo. Entenderé perfectamente una reprimenda o censura.

  6. petrus:

    Sobre langostas y otros crustáceos engendrados por, supongo, simulaciones por ordenador, y solo desde mi corta experiencia de aficionado a tales entretenimientos , tengo la impresión de que es muy difícil, prácticemente imposible, acertar con los parámetros a elegir y los valores a tomar para que el resultado sea suficintemente fiable, porque una pequeña variación en algunos de ellos suele provocar enormes cambios. En uno de mis humildes programas sobre gravitación se puede admirar de entrada el efecto de látigo que sufren los cuerpos al acercarse a otros mayores, pero resulta casi imposible mantener sistemas estables , así como controlar las perturbaciones que acarrea modificar el sagrado exponente 2 … No quiero ni pensar en tener que introducir efectos de marea, convecciones, turbulencias, efectos frontera, cambios de estado… Es una pena que no se sirvan detalles y vídeos de esos programas junto con la noticia, para poder “ver” y disfrutar del efecto que se estudia…

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