NeoFronteras

Hidrógeno y zona habitable

Área: Espacio — viernes, 3 de marzo de 2017

El hidrógeno emanado de la actividad volcánica en planetas rocosos podría ampliar la zona habitable hacia su exterior.

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Todos sabemos ya en qué consiste la zona habitable de una estrella. Básicamente consiste en una región de espacio en forma de anillo alrededor de la estrella en la que si hay planetas estos podrían tener agua líquida sobre su superficie.

La zona habitable es en la que la vida tal y como la conocemos puede existir, pues el agua es esencial para la vida.

Si el planeta está más cerca de la estrella entonces la temperatura es demasiado alta, el agua hierve, se genera un efecto invernadero descontrolado y el agua se disocia y se pierde en el espacio. Si está más lejos entonces el agua estará congelada en forma de hielo.

Pero resulta que la capacidad de un planeta para mantener el agua líquida sobre su superficie depende principalmente del contenido de gases de efecto invernadero que tenga su atmósfera. Si tiene gran cantidad de estos gases, entre los que entra el vapor de agua, entonces puede estar más lejos de su estrella sin llegar a congelarse.

Ahora Ramses Ramirez y Lisa Kaltenegger (ambos de Cornell University) proponen que el hidrógeno podría jugar este papel de gas de efecto invernadero y ampliar la zona habitable hacia el exterior en un 30 o 60 por ciento. Esto aumentaría las posibilidades de vida en el Cosmos.

Uno puede plantearse la pregunta de por qué no se les había ocurrido antes esta idea y la respuesta es que el hidrógeno de la nebulosa primordial puede ser retenido por planetas de tipo gigante como Júpiter, pero no en planetas de tipo rocoso como la Tierra, simplemente porque su campo gravitatorio no es lo suficientemente intenso y este gas escapa al espacio. Estudios recientes sugieren que una supertierra se quedaría sin una atmósfera densa de hidrógeno en sólo nos pocos millones de años

Ramirez propone precisamente que el hidrógeno perdido sería reemplazado de forma continua por hidrógeno despedido por los volcanes. Al hidrógeno se le sumaría el dióxido de carbono, el agua y otros gases de efecto invernadero.

Lo que ocurre es que los volcanes terrestres, por ejemplo, no emiten hidrógeno ahora, pero eso no significa que no lo emitieran en el pasado. Según modelos recientes, el hidrógeno habría sido un componente importante en las emisiones de los volcanes durante los comienzos del Sistema Solar. Así que hace miles de millones de años los volcanes terrestres podrían haber emitido hidrógeno si en el manto terrestre todavía quedaba atrapado este gas.

En planetas jóvenes que orbiten otras estrellas podría ocurrir algo así. Quizás la presencia de este gas y de bioindicadores (si ha aparecido vida) pueda revelarse en exoplanetas cuando contemos con la suficiente tecnología. Además, según Ramirez, la presencia de hidrógeno facilita la tarea de tomar estos espectros.

La posible detección de bioindicadores, como la presencia simultánea de metano y ozono, podría ser detectada, en principio, por el James Webb (que se lanzara al año que viene) y por el Telescopio Europeo Extragrande que se espera se termine para 2024.

En nuestro caso la zona habitable se extiende has 1,67 unidades astronómicas (UA), justo más allá de Marte. Pero Marte al ser un planeta muy pequeño retiene poca atmósfera y el efecto invernadero no es suficiente como para elevar su temperatura por encima del punto de congelación.

Pero si hubiera un hipotético planeta rocoso lo suficientemente grande con algo de hidrógeno en su atmósfera expelido por volcanes, entonces este planeta podría estar a 2,4 UA y sería lo suficientemente templado como para tener agua líquida.

Una atmósfera de unos 40 bares de hidrógeno sería incluso capaz de ampliar la zona habitable hasta las 10 UA, aunque este caso es muy improbable por la cantidad de hidrógeno necesaria.

Esta idea aumentaría el número de posibles planetas habitables por estrella, lo que aumenta las posibilidades de vida en el Universo.

Estos investigadores sugieren que el sistema Trappist-1, para que el que se cree que puede tener 3 o 4 planetas habitables, podría aumentar el número de sus mundos en los que podría haber vida si hay volcanes que emitan hidrógeno.

Quizás lo más interesante de la propuesta es que resolvería la paradoja del Sol débil en el caso de la Tierra. Hace miles de millones de años el Sol era un 30% más débil que en la actualidad, por lo que la Tierra estaría congelada en esa época. Pero las pruebas geológicas y biológicas indican que había agua líquida en ese tiempo. Esta contradicción se resuelve con una mayor cantidad de gases de efecto invernadero, al que podríamos añadir el hidrógeno que, supuestamente, estarían emitiendo los volcanes de la época.

El problema de esta hipótesis del hidrógeno es que nadie está seguro de si en los mantos de los planetas terrestres de nuestro Sistema Solar hubo inicialmente un alto contenido de hidrógeno, ni que algo así pase en otros exoplanetas y en qué medida. Además, si tomamos a la Tierra como un ejemplo, este hidrógeno también termina agotándose, por lo que la ampliación de la zona habitable es sólo temporal, aunque se pueda compensar en la región externa de la zona de habitabilidad con un aumento de brillo de la estrella debido a su propia evolución.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5372

Fuentes y referencias:
Artículo original
El metano no explica la paradoja del Sol joven.
Ilustración: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org.

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

  1. Miguel Ángel:

    No sé si se habrán pasado de optimistas, pero si 40 bares de presión de hidrógeno ampliarían la zona de habitabilidad hasta una distancia de 10 UA, supone que una supertierra situada en la órbita de Saturno podría ser habitable.

  2. Tomás:

    Sí, querido Miguel. Creo que en ese párrafo del artículo se han pasado un tanto: demasiadas improbabilidades.
    En cuanto a lo del hidrógeno o incluso otros gases más pesados, todo es cuestión de tiempo, aunque ya lo dice el artículo un poco indirectamente. Todo gas tiene algunas moléculas cuya velocidad alcanza la de escape, y por ello diría que todos acaban perdiéndose. No sé si en planetas muy masivos y a muy baja temperatura ninguna de sus moléculas de algún gas pesado no serán capaces de alcanzar la velocidad de escape, claro que si es tan frío, el agua será hielo…

  3. lluís:

    Que el oxígeno,o en general,las atmósferas de los planetas escapen al espacio exterior, depende,también,de los campos magnéticos que generen los planetas. Según parece, ya que hay estudios sobre ello,el campo magnético de la Tierra causa una acelaración en la velocidad de escape de iones de oxígeno terrestre, aunque parece ser que es trivial la cantidad de oxígeno terrestre que escapa al espacio. No obstante, en el transcurso de muchos millones de años, el Sol se irá calentando y el proceso de escapa del oxígeno será relevante.

    Saludos a los amigos, Miguel Ángel y Tomás.

  4. NeoFronteras:

    Es que hasta que no tengamos espectros de esos exoplanetas todo lo demás es un ejercicio teórico con el que no se puede afirmar categóricamente mucho.

    Lo de las 40 atmósferas de presión parcial de hidrógeno también es un ejercicio teórico, para tener algo así se necesitaría un planeta con una masa bastante grande.

  5. NeoFronteras:

    El escape de moléculas atmosféricas depende sobre todo de la distribución de velocidades, que estará desplazada hacia altas velocidades conforme la temperatura sea más alta y menos masa tengan esas moléculas. En la cola de esa distribución siempre habrá alguna que supere los 11 km/s de velocidad de escape de la Tierra y escapará.

  6. Naonis:

    Es una pena que la vida solo pueda prosperar donde haya agua liquida, pues la luna Titan, tiene lagos de hidrocarburos líquidos. Podría haber otras moléculas diferentes a la del H2O, que formen líquidos (que no sean ácidos fuertes o toxicos e irritantes, como el alcohol, o el amoniaco), que pudiesen cumplir, una función similar a la del agua? Aunque esto seria como pensar, que puede haber vida, basada en otros elementos, que no fuese el Carbono… En Europa y en Encerrado, hay agua, mezclada con amoniaco NH3, que actuaria de anticongelante (creo haberlo leído alguna vez, pero ya no estoy seguro de ello).

  7. David:

    Leyendo un articulo titulado “Podría ser Próxima Centauri, nuestro lugar de huida interestelar?” http://www.bibliotecapleyades.net/universo/cosmos259.htm Comprendo por que tanto interés en el tema este del estudio de la zona de habitabilidad en otras estrellas, y en la búsqueda de seres vivos, o vida microscópica, que pueda dar soporte a plantas, y animales mas complejos…

  8. NeoFronteras:

    David/Naonis:
    El metano no es polar por lo que no disuelve bien las moléculas orgánicas biológicas conocidas. El agua es polar.

    Todavía no sabemos si ese planeta es habitable.

    En cuanto a la posible vida sería incompatible con la nuestra. Si está habitado será un infierno para los humanos. Sobre escapar de la Tierra, los mayores enemigos de los humanos y la Tierra son los propios humanos, así que así exportaríamos un problema.

    Lo más barato y eficiente es preserva la Tierra.

  9. Dr. Thriller:

    Por razones constitucionales, el C tiene una capacidad de crear enlaces muy superior al resto de los elementos del sistema periódico juntos, y de hecho hay con enorme diferencia un censo conocido de sustancias orgánicas que multiplica de lejos a todas las sustancias inorgánicas juntas. Es además exclusiva del C, a pesar de que el Si y resto del grupo presentan la misma configuración electrónica externa (de enlace), todo el grupo tiene orbitales “d” accesibles en energía, diferencia fundamental con el C (que NO los tiene), y toda la química de enlaces es completamente diferente, no hay más que ver a qué se dedica el Si en este planeta y a qué se dedica el C. O el Sn y el Pb, que son todos del mismo grupo (el 14).
    Ahora, esto no quiere decir, precisamente por la brutal capacidad que tiene el C, que una bioquímica ET tenga siquiera un remoto parecido con la terrestre. Posiblemente un análisis centesimal pudiera dar una composición elemental similar, pero a partir de ahí nos olvidamos.
    Cualquier sustancia disuelta en un soluto incrementa el rango de temperatura en el que ese soluto está en fase líquida. Las propiedades coligativas están en el programa de enseñanza media. Ahora, concentraciones asilvestradas necesarias para tener el agua líquida a temperaturas extremadamente extremas, crean ciertos problemas con la presión osmótica, aunque supongo que membranas celulares equivalentes al blindaje de un Armata puede gestionar el asunto. En la tierra tenemos bichos que sobreviven en salmuera, aunque aquí el punto es que son una adaptación evolutiva.

  10. Tomás:

    ¡Leñe!, tan ilusionado que estaba con que una “Naonis” pululase por aquí, aunque fuese con candidiasis vaginalis y resulta que es David vestido de lagarterana con Cándida penosa. ¡Caramba!, a ver si lo de mis oídos es otra Cándida. ¡Qué faena! Lo preguntaré a mi médica.

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