Nuestro modelo para la habitabilidad de los exoplanetas es solo un mundo en todo el cosmos: la Tierra. Nuestro hogar es el único planeta en el que sabemos con certeza que ha surgido vida.
Pero las condiciones para la vida tal como la conocemos pueden no estar restringidas a planetas similares a la Tierra, y ahora los científicos han determinado un tipo de exoplaneta que podría tener condiciones habitables durante miles de millones de años.
La clave está en el agua líquida que se mantiene a largo plazo. Aquí en la Tierra, la presencia de agua líquida fue vital para el surgimiento de la vida. Por extensión, los exoplanetas que pueden retener agua líquida podrían tener una mejor oportunidad de fomentar la vida tal como la entendemos actualmente.
Una nueva investigación, dirigida por la astrónoma Marit Mol Lous de la Universidad de Zúrich en Suiza, concluye que una atmósfera agradable y espesa de hidrógeno y helio puede mantener temperaturas y condiciones adecuadas para la vida durante mucho tiempo.
“Una de las razones por las que el agua puede ser líquida en la Tierra es su atmósfera”, dice el astrofísico teórico Ravit Helled de la Universidad de Zurich en Suiza.
“Con su efecto invernadero natural, atrapa la cantidad justa de calor para crear las condiciones adecuadas para los océanos, los ríos y la lluvia”.
Sin embargo, la atmósfera de la Tierra no siempre tuvo el aspecto que tiene hoy. Ahora, es principalmente nitrógeno, seguido de oxígeno, con solo pequeñas cantidades de hidrógeno y helio.
Cuando el planeta se formó recientemente, tenía lo que se llama una atmósfera primordial, compuesta principalmente de hidrógeno y helio: los principales constituyentes de la nube de polvo y gas a partir de la cual se formaron el Sol y el Sistema Solar.
La Tierra perdió su atmósfera primordial muy pronto, probablemente como resultado de varios procesos
Pero es posible que un exoplaneta súper-Tierra – uno más masivo que la Tierra, pero menos masivo que Neptuno – podría retener su atmósfera primordial durante mucho más tiempo que la Tierra.
“Estas atmósferas primordiales masivas también pueden inducir un efecto invernadero, muy parecido a la atmósfera de la Tierra en la actualidad”. Helled explica. “Por lo tanto, queríamos averiguar si estas atmósferas pueden ayudar a crear las condiciones necesarias para el agua líquida”.
Para llevar a cabo esta investigación, el equipo recurrió a simulaciones, modelando exoplanetas con diferentes masas centrales, masas atmosféricas y distancias orbitales de sus estrellas anfitrionas, que el equipo modeló como similares al Sol.
Sus resultados mostraron que los exoplanetas con una atmósfera primordial espesa podrían ser lo suficientemente cálidos como para mantener la presencia de agua líquida hasta por 10 mil millones de años.
Así es como podría verse uno de estos exoplanetas. (Thibaut Roger/Universidad de Berna/Universidad de Zúrich)
Pero hay advertencias. Para evitar la intensa radiación estelar que puede destruir una atmósfera primordial, el exoplaneta debe estar bastante lejos de la estrella, alrededor del doble de la distancia de la Tierra al Sol. Para el Sistema Solar, eso está tan lejos del Sol que cualquier agua en la superficie de un planeta es probable que esté congelado.
Pero el Sol no es la única fuente de calor que puede disfrutar un planeta; algunos mundos, incluida la Tierra, pueden generar su propio calor. Esto puede deberse a varias vías, como los procesos geotérmicos y la presencia de elementos radiactivos que generan calor a medida que se descomponen.
Entonces, si un exoplaneta súper-Tierra a esa distancia de su estrella anfitriona tuviera una atmósfera primordial y suficiente calentamiento interno para mantenerse caliente, entonces se cumplirían las condiciones para el agua líquida en la superficie, dijeron los investigadores.
“Para muchos, esto puede ser una sorpresa”, dice el astrofísico teórico Christoph Mordasini de la Universidad de Berna.
“Los astrónomos normalmente esperan que haya agua líquida en las regiones alrededor de las estrellas que reciben la cantidad justa de radiación: no demasiada, para que el agua no se evapore, y no demasiado poca, para que no se congele.
“Dado que la disponibilidad de agua líquida es un requisito previo probable para la vida, y la vida probablemente tardó muchos millones de años en surgir en la Tierra, esto podría expandir enormemente el horizonte para la búsqueda de formas de vida extraterrestres. Según nuestros resultados, incluso podría surgir en los llamados planetas flotantes que no orbitan alrededor de una estrella”.
Este modelo de calentamiento interno hipotéticamente podría sustentar la vida en mundos con gruesas capas heladas, como la luna Encelado de Saturno y la luna Europa de Júpiter, y lunas que orbitan exoplanetas rebeldes que se desplazan sin amarras por toda la galaxia.
Para el modelo del equipo, se requiere que muchas piezas estén exactamente en el lugar correcto en el momento correcto. Eso no es imposible, después de todo, la Tierra existe, al igual que toda la vida en ella, pero puede que no suceda fácilmente.
“Si bien nuestros resultados son emocionantes, deben considerarse con un grano de sal. Para que esos planetas tengan agua líquida durante mucho tiempo, deben tener la cantidad adecuada de atmósfera. No sabemos qué tan común es eso”. Mordasini dice.
“E incluso en las condiciones adecuadas, no está claro qué tan probable es que surja la vida en un hábitat potencial tan exótico. Esa es una pregunta para los astrobiólogos. Aún así, con nuestro trabajo demostramos que nuestra idea centrada en la Tierra de una vida- planeta amigo podría ser demasiado estrecho”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza Astronomía.