NeoFronteras

Exoplanetas de agua y posibles exoplanetas habitables

El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo al ser un elemento primordial que se generó en el Big Bang. El oxígeno, pese a generarse en las reacciones de fusión de las estrellas, es otro elemento altamente abundante en el Universo. Si combinamos químicamente hidrógeno y oxígeno se produce agua, así que este compuesto debe ser muy abundante en el Universo.

El agua es imprescindible para la vida en la Tierra y su ciclo es una parte esencial en el mantenimiento del clima de nuestro planeta. Hace que este sea estable y agradable. Cuando los científicos hablan acerca de buscar signos de vida fuera de la Tierra, los planetas con agua siempre están en la parte superior de la lista.

Un nuevo estudio sugiere que puede haber muchos más planetas tengan grandes cantidades de agua de lo que se pensaba anteriormente. Se propone que, en algunos casos, los exoplanetas rocosos tengan incluso un 50% de agua. Es muy posible que gran parte de esa agua esté incrustada en la roca, en lugar de fluir en la superficie.

«Fue una sorpresa ver indicios de tantos mundos acuáticos que orbitan el tipo de estrella más común en la galaxia. Tiene enormes consecuencias para la búsqueda de planetas habitables», dice Rafael Luque (Universidad de Chicago).

Gracias a mejores instrumentos en telescopios, los astrofísicos están encontrando señales de la existencia de más y más planetas en sistemas solares distantes. En general, un tamaño de muestra estadística más grande ayuda a los científicos a identificar patrones, lo que ya se está cumpliendo para el caso de los exoplanetas.

Luque, junto a Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias), decidió observar a nivel de población un grupo de planetas que se ven alrededor de estrellas enanas rojas. Estas estrellas son las estrellas más comunes que vemos a nuestro alrededor en la galaxia y hasta ahora los científicos han catalogado cientos de planetas a su alrededor.

Pero debido a que las estrellas son mucho más brillantes que sus planetas, no podemos ver aún los planetas directamente. En su lugar, los astrofísicos detectan signos débiles de su existencia a través los efectos que estos generan en la visualización de sus estrellas. En concreto, uno de los métodos mide la sombra que produce el planeta cuanto este transita delante de la misma según nuestra línea de visión. Otro mide la velocidad radical por efecto Doppler que su tirón gravitatorio produce sobre la estrella.

Aunque ninguno de estos métodos permite ver al planeta, sí nos permiten inferir su existencia y obtener algunos datos, como su masa, tamaño y parámetros orbitales. Al captar la sombra creada cuando un planeta cruza frente a su estrella, se puede inferir el diámetro del planeta. Al medir la diminuta atracción gravitacional que un planeta ejerce sobre una estrella, se pueden inferir su masa.

Combinando estos datos se puede obtener la densidad y deducir su composición grosso modo. Tal vez sea un planeta grande pero ligero hecho principalmente de gas como Júpiter, o un planeta pequeño, denso y rocoso como la Tierra.

Estos análisis se habían realizado para planetas individuales, pero se ha hecho menos para toda la población conocida de exoplanetas. Mientras estos astrofícicos miraban los números, vieron emerger un patrón sorprendente.

Las densidades de un gran porcentaje de los planetas sugirieron que estos eran demasiado livianos para estar formados por roca pura, pero eran más densos que los típicos planetas gaseosos.
Estos planetas son probablemente algo así como mitad roca y mitad agua (u otra molécula ligera).

Puede ser tentador imaginar estos planetas como waterworlds que estén completamente cubiertos por océanos profundos. Sin embargo, estos planetas están tan cerca de sus soles, que cualquier agua en la superficie existiría en una fase gaseosa supercrítica, lo que aumentaría su radio y eso no es lo se ve en los datos. Se deduce, por tanto, que el agua no está en forma de océano superficial.

En cambio, el agua podría existir mezclada con la roca o en bolsas debajo de la superficie. Esas condiciones serían similares a las de Europa, la luna de Júpiter, que se cree que tiene agua líquida bajo una capa de hielo.

«Me sorprendió cuando vi este análisis: yo y mucha gente en el campo asumimos que todos estos planetas eran secos y rocosos», dijo Jacob Bean (UChicago)

El hallazgo coincide con una teoría de la formación de exoplanetas que había caído en desgracia en los últimos años, que sugiere que muchos planetas se forman en sus sistemas solares lejos de su estrella y emigran hacia adentro con el tiempo. Según esta idea, habría que imaginar grumos de hielo y roca formándose juntos en las condiciones frías lejos de la estrella y luego siendo atraídos lentamente hacia adentro por la gravedad de la estrella.

Aunque los indicios sean convincentes, Bean dice que a él y a los otros astrofísicos les gustaría ver una prueba irrefutable de que uno de estos planetas es un mundo acuático. Eso es algo que algunos científicos esperan hacer con JWST, el telescopio espacial recientemente lanzado por la NASA.

Un par de planetas rocosos ligeramente más grandes que la Tierra están orbitando en la zona habitable alrededor de una tenue estrella enana roja y uno puede ser el segundo exoplaneta más parecido a la Tierra descubierto hasta ahora. Los planetas se llaman LP 890-9b (que se había visto antes pero sabíamos poco al respecto) y LP 890-9c, también llamado SPECULOOS-2c.

Solo se conocen algunos detalles sobre SPECULOOS-2c más allá de su tamaño y los ocho días que tarda enorbitar su estrella (LP 890-9). Tiene un radio entre un 30 y un 40 por ciento mayor que el de la Tierra y tarda solo 8,4 días en orbitar su estrella. Las fuerzas de marea hacen que siempre presente la misma cara a su estrella.

Amaury Triaud (Universidad de Birmingham) y sus colaboradores esperan que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) pueda decirnos más sobre él, sobre si tiene una atmósfera y qué contiene.

Esto podría informarnos sobre el potencial del planeta para albergar vida. Estar en la zona habitable alrededor de una estrella significa que las condiciones no son demasiado calientes ni demasiado frías, por lo que podría existir agua líquida en la superficie y así facilitar la aparición de vida.

A pesar de sus características, el equipo estima que parece ser el segundo planeta fuera de nuestro sistema solar más habitable descubierto hasta ahora después de TRAPPIST-1e, que es probable de sea un mundo oceánico similar a la Tierra. Según Triaud, SPECULOOS-2c es el segundo mejor candidato en este momento para ser estudiado con el JWT y deducir si tiene atmósfera.

La misión TESS de la NASA encontró en 2021 un exoplaneta denominado TOI-4306.01, o LP 890-9b, que llamó la atención de Triaud y su equipo, por lo que lo estudiaron con telescopios en tierra firme durante más de 600 horas de observación. Pudieron medir su radio, órbita y, según sus estimaciones, está en la zona habitable.

Los investigadores esperan que las observaciones con JWST puedan ayudarlos a modificar su definición de zona habitable y revelar cosas más interesante como la presencia de atmósferas.

Estos dos planetas son interesantes, pero no hay que lanzar las campanas al vuelo. Sus masas parecen mayores que la de la Tierra y la proximidad a su estrella anfitriona es tan escasa que presentan siempre la misma cara y están sometidos a una alta dosis de radiación poderosa, lo que resta posibilidades de ser habitables.

Afortunadamente contamos ahora con JWT que, en algunos casos, puede cribar la situación.

Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Artículo original.
Artículo original.
Esquema: Rafael Luque (University of Chicago), Pilar Montañés (@pilar.monro), Gabriel Pérez (Instituto de Astrofísica de Canarias), and Chris Smith (NASA Goddard Space Flight Center).
Ilustración: Pilar Montañés (@pilar.monro)