NeoFronteras

Algunos resultados teóricos sobre planetas fuera de nuestro Sistema Solar.

Una vez que la misión Kepler I dejó de funcionar y que la Kepler II ya no puede rendir los mismos espectaculares resultados, no hay tantas noticias sobre descubrimientos de nuevos exoplanetas como había antes.
Nos hemos quedado al final sin saber, al menos por el momento, cuántos planetas como la Tierra hay ahí afuera. Tierra II tendrá que esperar a ser descubierta.
Mientras tanto, nos tendremos que conformar con planetas que orbiten enanas rojas y con estudios teóricos que nos ayuden a interpretar los resultados experimentales futuros.

El primer estudio que vamos a difundir es uno relativo precisamente a la posible vida en planetas alrededor de enanas rojas.
Muchos se ha discutido sobre este tipo de estrellas en este tema, pues son las estrellas más abundantes y Kepler ha descubierto muchos planetas orbitándolas.
Son estrellas que pueden permanecer activas durante muchísimo más tiempos que el resto de las estrellas, lo que da muchas oportunidades a la vida. Sin embargo, presentan dos problemas, debido principalmente a que la zona de habitabilidad está muy cerca de la estrella.
El primer problema es que el efecto de las fuerzas de marea haría que el planeta presentara siempre la misma cara a la estrella, tal y como sucede con la Luna y la Tierra. Esto significaría una atmósfera congelada en el lado oscuro y un desierto abrasador en la cara soleada.
El segundo problema es la gran emisión de radiación de estas estrellas en su infancia, que esterilizaría la posible vida sobre el planeta.
Ciertos estudios dieron con una salida para el primer problema. Los modelos de circulación atmosférica predicen que la capacidad de transportar el calor de la atmósfera es superior a lo que se pensaba y que estos planetas pueden tener temperaturas moderadas sin que llegar a ese extremo.
Un grupo de astrobiólogos ha calculado la capacidad de un planeta así de mantener la vida en el caso de que esté en la zona de habitabilidad y el agua permanezca en estado líquido en su superficie.
El problema es que, pese a que el agua esté líquida, la cantidad de luz que llegue a la superficie y su calidad espectral puede que sea insuficiente para que se dé la fotosíntesis y, por tanto, toda una red trófica que mantenga el ecosistema planetario.
Como modelo han usado los organismos árticos terrestres, que sobreviven con poca luz.
En estudios previos se sugería que para recibir suficiente luz que mantenga la fotosíntesis, el planeta tendría que estar tan cerca de la estrella que la radiación ionizante de la misma mataría la vida que hubiera en el planeta. Este nuevo estudio mantiene que esto no es así al cabo de unos pocos miles de millones de años, trascurridos los cuales la cantidad de radiación se reduce hasta llegar a los niveles que emite el Sol.
El problema es que no sabemos cómo surge la vida o si un planeta, aunque tenga condiciones que no esterilicen una posible vida, mantiene la condiciones para que esta surja durante tiempo indefinido. Quizás, si tenemos en cuenta el ejemplo de la Tierra, la vida tiene que surgir necesariamente al poco de formarse el planeta, que es cuando se dan las condiciones químicas necesarias y luego, si no aparece la vida (o se la impide aparecer por culpa de las radiaciones u otros motivos) entonces ya no aparece nunca por no darse más esas condiciones.
Pero si estos investigadores están en lo cierto, aumentaría mucho la posibilidad de que hubiera vida en otros planetas y el planeta habitado más cercano podría estar a sólo 10 años luz de distancia a notros.

Otro estudio versa sobre las capacidades que tenemos de analizar la luz que pasa a través de la atmósfera de un exoplaneta. Cuando se trata de un planeta gaseoso gigante la posibilidades de obtener un espectro son muy altas, pero estos planetas no son útiles de cara a la presencia de vida porque se supone que en este tipo de planetas no hay vida.
Cuando se trata de planetas del tamaño de la Tierra la tarea es más difícil y complicada, pero tarde o temprano descubriremos uno de estos planetas y querremos saber cómo analizar bien la luz filtrada por su atmósfera.
El pequeño tamaño de este tipo de planetas no es el único obstáculo. La Tierra y Venus son casi iguales en tamaño, pero Venus es muy diferente a la Tierra.
En teoría, cuando un planeta pasa por delante de su estrella, la luz de la misma puede ser absorbida y dispersada en determinadas longitudes de onda dependiendo de las moléculas presentes en su atmósfera. Sin embargo hay casos raros como el planeta GJ1214b.
Se cree que GJ1214b es un minineptuno, una clase de planeta cuyo tamaño estaría entre el de Neptuno y el de la Tierra y del que no tenemos ningún caso en nuestro Sistema Solar. Se encuentra a sólo 42 años luz de distancia de la Tierra y orbita su estrella con un periodo de sólo 1,6 días.
Se puede usar el telescopio espacial Hubble para analizar la luz alterada por GJ1214b. Cuando este pasa por delante de su estrella, no se observa ninguna variación espectral (sí en intensidad total, claro), pese a las muchas oportunidades que brida su corto periodo orbital. Simplemente, produce un espectro plano.
Se ha descartado que su atmósfera esté compuesta de hidrógeno, agua, dióxido de carbono o metano, al menos en las capas superiores.
Este efecto se cree que se debe a que hay algo en la atmósfera superior del planeta que bloquea la luz y esta no atraviesa las capas inferiores. Podrían ser nubes de alta altitud o algún tipo de neblina de hidrocarburos.
Un grupo de astrofísicos ha simulado computacionalmente y en 3D el primero de estos efectos teniendo en cuenta la temperatura y composición de la atmósfera.
Si la temperatura de la atmósfera excede la de ebullición del agua, el efecto se debería a las nubes y a algún tipo de sal. Pero ese tipo de nubes se deberían formar mucho más abajo en la atmósfera que lo observado. Así que si ellas son las culpables debe existir algún mecanismo de circulación atmosférica que las lleve hacia arriba.
Las simulaciones muestras que esto es posible y que ello contribuye al espectro plano. Además, estos astrónomos predicen ciertos aspectos que pueden ser testados en futuras observaciones con telescopios espaciales.
El siguiente paso a dar será simular la neblina fotoquímica de hidrocarburos, que sería similar a la que tiene Titán.
Se especula que Titán o este tipo de mundos como GJ1214b tienen una atmósfera de química compleja que sería similar a la que tenía la Tierra al principio de su existencia y que permitió la química necesaria para la aparición de la vida.
Así que el estudio de estos mundos nos puede ayudar a entender mejor cómo era nuestra atmósfera en esos tiempos.

El método de detección de exoplanetas que más éxito ha tenido ha sido el método de tránsito, principalmente debido a la misión Kepler. Es un sistema basado en la fotometría y en medir las variaciones del brillo de las estrellas cuando un planeta pasa por delante y tapa una parte de la luz que nos lega de la estrella. Es un sistema fotométrico.
En unos años se contará con misiones de este tipo que tendrán una tecnología incluso mejor que la de Kepler. Además, ya tenemos los datos que nos ha proporcionado esta misión y que nos ayudarán a diseñar estas nuevas misiones. ¿Qué nos podrían decir estas misiones de sistemas planetarios iguales al nuestro?
Un grupo de investigadores se ha hecho esta pregunta y planteado qué vería una posible civilización alienígena si nos observara con nuestra tecnología.
En el mejor de los casos descubrirían todos nuestros planetas rocosos interiores, las lunas de Júpiter, los anillos de Saturno e incluso los asteroides.
Según sostienen, con los nuevos telescopios en órbita habrá una “inundación de descubrimientos”.
Se espera lanzar la misión TESS de la NASA para 2018, que observará todo el cielo en busca de exoplanetas. En el curso de 2 años podrá analizar las 200.000 estrellas más cercanas a la Tierra en busca de tránsitos de exoplanetas.
La misión PLATO de la ESA se espera que entre en funcionamiento en 2024 y estudiará un millón de estrellas durante 6 años en la mitad del firmamento.
De nuevo, los planetas que más fácilmente se detectarán serán los más grandes, como los de tipo joviano, pero estos podrían tener lunas que serían también detectadas.
Planetas como Mercurio o Marte podrían no ser detectados, pero seguro que sí serían detectados planetas como Venus o la Tierra en la zona de habitabilidad. Este tipo de planetas son los mejores candidatos de albergar vida.
Las lunas de planetas jovianos serían detectadas y se podría inferir su tamaño y número.
Los anillos planetarios también sería detectados si tienen un tamaño como los de Saturno. De hecho ya se han detectado anillos alrededor de J1407b, que son 200 veces más grandes que los de Saturno.
Otro tipo de cuerpos que se podrán detectar serán los asteroides situados en puntos de Lagrange, como los troyanos en nuestro Sistema Solar.

Va a ser una larga espera hasta que TESS sea lanzado y tengamos resultados en 2020.

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Fuentes y referencias:
Artículo original I.
Artículo original II.
Artículo original III.
Artículo original IV.
Ilustración: NASA/JPL-Caltech.