Hay más para considerar que la zona habitable al buscar un planeta habitable


Para ser considerado habitable, un planeta necesita tener agua líquida. Las células, la unidad de vida más pequeña, necesitan agua para llevar a cabo sus funciones. Para que exista agua líquida, la temperatura del planeta debe ser la correcta.

¿Pero qué tal el tamaño del planeta?

Sin suficiente masa, un planeta no tendrá suficiente gravedad para retener su agua. Un nuevo estudio intenta comprender cómo el tamaño afecta la capacidad de un planeta para retener su agua y, como resultado, su habitabilidad.

La cuestión de qué podría hacer habitable un planeta es un debate en curso. No solo para exoplanetas, sino también para algunas de las lunas en el futuro de nuestro propio Sistema Solar.

Los científicos tienen una idea bastante buena de cuánta energía necesita un planeta para recibir de su estrella para mantener el agua líquida.

Eso dio origen a la noción popular de "Zona Ricitos de Oro', o la zona habitable circunestelar, un rango de proximidad que no está ni muy cerca ni muy lejos de una estrella para que el agua líquida persista en un planeta.

Con la búsqueda de exoplanetas en zonas habitables aumentando, y a medida que obtenemos mejores telescopios y técnicas para estudiar los exoplanetas con mayor detalle, los científicos necesitan más restricciones sobre qué planetas gastar observando recursos.

Como muestra este artículo, la masa de un planeta podría ser un filtro útil.

El nuevo artículo se titula "Evolución atmosférica en mundos acuáticos de baja gravedad

". Se publica en El diario astrofísico. El autor principal es Constantin W. Arnscheidt, un estudiante graduado en el MIT.

Para mantener el agua líquida en su superficie, y una atmósfera, un exoplaneta o un exomoon debe tener suficiente masa, de lo contrario, el agua y la atmósfera simplemente se irán al espacio. Y tiene que retener el agua el tiempo suficiente para que aparezca la vida. Los astrónomos usan una cifra aproximada de mil millones de años para que eso suceda.

"Cuando las personas piensan en los bordes internos y externos de la zona habitable, tienden a pensar solo en el espacio, lo que significa cuán cerca está el planeta de la estrella", dijo Constantin Arnscheidt, primer autor del artículo.

"Pero en realidad, hay muchas otras variables de habitabilidad, incluida la masa. Establecer un límite inferior para la habitabilidad en términos del tamaño del planeta nos da una restricción importante en nuestra búsqueda continua de exoplanetas y exomoons habitables".

los La zona de "Ricitos de oro" alrededor de una estrella. (Petigura / Howard / Marcy / UC Berkeley / UH-Manoa)

El tamaño y el rango de la zona habitable depende de la estrella. Una estrella más pequeña y menos energética como una enana roja crea una zona habitable más cercana a sí misma que una estrella más grande como nuestro Sol. Esto se entiende bien.

Si un planeta está demasiado lejos de la estrella, el agua se congela. Demasiado cerca, y el efecto invernadero desbocado ocurre, y el agua se convierte en vapor y puede hervir en el espacio.

Pero para los planetas pequeños de baja masa, están sucediendo más cosas. Pueden ser capaces de resistir el efecto invernadero desbocado.

A medida que un planeta de menor masa se calienta, la atmósfera se expande. Se vuelve más grande en relación con el tamaño del planeta que rodea. Eso tiene dos efectos: el mayor tamaño de la superficie significa que la atmósfera puede absorber más energía de la que solía, y también puede irradiar más energía de la que solía.

El resultado general de esto, según los investigadores, es que la atmósfera expandida detiene el efecto invernadero desbocado y pueden mantener su agua líquida superficial.

Esto significa que pueden estar más cerca de su estrella sin perder su agua, expandiendo así la zona de Ricitos de Oro para exoplanetas más pequeños.

Hay un límite por supuesto. Si un planeta de baja masa es demasiado pequeño, no tendrá suficiente gravedad, y la atmósfera será eliminada, y el agua será eliminada o congelada en la superficie.

Eso significa que las perspectivas de vida son escasas.

Los investigadores dicen que hay un límite inferior crítico para que un planeta sea habitable. Eso significa que no solo hay una banda de proximidad a la estrella que determina la habitabilidad de un planeta, también hay un límite de tamaño.

En pocas palabras, un planeta puede ser demasiado pequeño para ser habitable, incluso si está en la zona Ricitos de oro.

La masa planetaria del límite inferior para la habitabilidad. (Harvard SEAS)La masa planetaria del límite inferior para la habitabilidad. (Harvard SEAS)

Ese tamaño crítico, según Arnscheidt y los otros autores del estudio, es del 2,7 por ciento de la masa de la Tierra. Dicen que es más pequeño que eso, y el planeta simplemente no podrá retener su atmósfera y agua el tiempo suficiente para que aparezca la vida.

Para el contexto, la Luna es el 1.2 por ciento de la masa de la Tierra, y Mercurio es el 5.53 por ciento.

Los investigadores usan planetas similares a cometas como ejemplo. Los cometas tienen mucha agua, que se sublima cuando se acercan al Sol.

Pero carecen de la masa requerida para retener ese vapor, y nunca pueden formar una atmósfera. El agua se pierde en el espacio. Entonces, un planeta que era demasiado pequeño, incluso si tuviera mucha agua, nunca lo retendría.

Los investigadores utilizaron modelos para estimar la zona habitable del planeta de baja masa alrededor de dos tipos diferentes de estrellas: una estrella de tipo M o enana roja, y una estrella de tipo G como nuestro Sol.

Un exoplaneta y una luna en órbita alrededor de una estrella enana roja. (D. Aguilar / NASA / Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica)Un exoplaneta y una luna en órbita alrededor de una estrella enana roja. (D. Aguilar / NASA / Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica)

También pueden haber resuelto otra cuestión de habitabilidad en nuestro propio Sistema Solar. Lunas de Júpiter Ganímedes, Calistoy Europa Todos tienen abundante agua líquida, atrapados bajo capas de hielo.

Los astrónomos se han preguntado si serían habitables cuando el Sol irradie más energía en algún momento de su futuro estelar. Pero según el trabajo de los autores, carecen de la masa para retener el agua, incluso si se calientan lo suficiente.

Ganímedes se acerca, con un 2,5 por ciento de masa terrestre, pero es lo suficientemente pequeño como para ser "como un cometa" y perder toda su agua en el espacio.

"Baja masa mundos acuáticos son una posibilidad fascinante en la búsqueda de vida, y este documento muestra cuán diferente es probable que su comportamiento sea comparado con el de los planetas similares a la Tierra ", dijo Robin Wordsworth, profesor asociado de Ciencias e Ingeniería Ambiental en SEAS y autor principal de el estudio.

"Una vez que las observaciones para esta clase de objetos sean posibles, será emocionante intentar probar estas predicciones directamente".

Los investigadores hicieron algunas suposiciones necesarias en su trabajo. Asumieron que la atmósfera de sus mundos de baja masa era vapor de agua puro.

También asumieron que el agua estaba fija en el 40 por ciento de la masa del planeta. También ignoraron ciertos otros factores, como el ciclo del CO2, la capa de nubes y la química del océano. Simplemente hay demasiadas variables para modelar en esta etapa de su trabajo.

Los autores también abordan la idea de habitable exomoons en lugar de exoplanetas. Es concebible que en otros sistemas solares, las lunas sean más propensas a ser habitables que los planetas. En ese caso, entran en juego otros factores, como las fuerzas de marea.

Eso podría ser especialmente cierto alrededor Tipo M estrellas o enanas rojas. Esto se debe a que la zona habitable circunestelar alrededor de estas estrellas de baja energía ya está mucho más cerca de la estrella que alrededor de un Tipo G estrella como nuestro sol.

Las fuerzas gravitacionales combinadas del exomoon, su planeta y la estrella podrían eliminar la habitabilidad por completo.

También reconocen algunos de la gran variedad de otros factores que influyen en la habitabilidad. Por ejemplo, a pesar de que las lunas como Ganímedes pueden ser demasiado pequeñas para ser habitables en su modelo, es muy posible que sean vida en sus océanos subsuperficiales, donde una gruesa capa de hielo impide que el agua escape.

Hay mucho más trabajo por hacer para determinar la habitabilidad. Como dicen los autores en su artículo, "Un trabajo adicional podría considerar modelos más complicados de escape hidrodinámico".

Hay más variedad y complejidad en los exoplanetas de lo que sabemos en este momento, pero este estudio comienza a abordar algunos de ellos.

Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.

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