Desde que se confirmó el primer exoplaneta en 1992, los astrónomos han encontrado miles de mundos más allá de nuestro Sistema Solar. Con cada vez más descubrimientos ocurriendo todo el tiempo, el enfoque de la investigación de exoplanetas ha comenzado a cambiar lentamente del descubrimiento de exoplanetas a la caracterización de exoplanetas. Esencialmente, los científicos ahora buscan determinar la composición de los exoplanetas para determinar si podrían o no soportar la vida.
Una parte clave de este proceso es determinar cuánta agua existe en los exoplanetas, que es esencial para la vida tal como la conocemos. Durante una conferencia científica reciente, un equipo de científicos presentó una nueva investigación que indica que es probable que el agua sea un componente importante de esos exoplanetas que tienen entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra. Estos hallazgos tendrán serias implicaciones cuando se trata de buscar vida más allá de nuestro Sistema Solar.
La investigación fue el tema de una presentación titulada "Interpretación del modelo de crecimiento de la distribución del tamaño del planeta", que tuvo lugar en la Conferencia Goldschmidt 2018 en Boston. Durante una sesión titulada "El papel del escape atmosférico extremo de los exoplanetas calientes", el equipo presentó hallazgos que indicaban que los mundos de agua pueden ser más comunes de lo que se pensaba anteriormente.
Estos hallazgos se basaron en datos de Telescopio espacial Kepler y Gaia misión, que fueron analizadas por un equipo internacional de científicos dirigido por el Dr. Li Zeng, investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Harvard. Como indicaron, el Kepler La misión ha medido con precisión los radios de más de 4000 candidatos a exoplanetas, junto con sus períodos orbitales y otros parámetros.
Estos candidatos a exoplanetas se pueden dividir en dos categorías de tamaño: aquellos que tienen 1.5 veces el radio de la Tierra y aquellos que promedian alrededor de 2.5 radios terrestres. Combinado con mediciones de masa y radio reciente de la Gaia misión, el equipo pudo desarrollar un modelo de la estructura interna de estos planetas. Mientras que se cree que los planetas que caen en la primera categoría son rocosos, generalmente se cree que los últimos van desde super-Tierras hasta gigantes gaseosos del tamaño de Neptuno.
Sin embargo, según el modelo desarrollado por Li y sus colegas, muchos de los exoplanetas confirmados que tienen entre dos y cuatro veces el tamaño de la Tierra pueden ser mundos acuáticos. En estos planetas, aproximadamente el 50% de la masa consiste en agua, mientras que el agua representa solo el 0.2% de la masa de la Tierra. Como explicó el Dr. Zeng durante el curso de la presentación:
"Fue una gran sorpresa darse cuenta de que debe haber tantos mundos de agua ... Hemos observado cómo la masa se relaciona con el radio, y desarrollamos un modelo que podría explicar la relación. El modelo indica que aquellos exoplanetas que tienen un radio de alrededor de x1.5 radio de la Tierra tienden a ser planetas rocosos (típicamente de x5 la masa de la Tierra), mientras que aquellos con un radio de x2.5 radio de la Tierra (con una masa alrededor de x10 el de la Tierra) son probablemente mundos acuáticos ”.
Sin embargo, cuando uno considera las características orbitales de estos planetas (es decir, qué tan cerca orbitan de sus respectivas estrellas), comienza a surgir una imagen muy interesante. Como explicó Li, estos "mundos de agua" no son tanto planetas rocosos cubiertos de océanos profundos, sino un tipo de planeta completamente nuevo para el que no hay equivalente en el Sistema Solar.
“Esto es agua, pero no es tan común aquí en la Tierra. Se espera que su temperatura superficial esté en el rango de 200 a 500 grados Celsius ”, dijo. “Su superficie puede estar envuelta en una atmósfera dominada por vapor de agua, con una capa de agua líquida debajo. Avanzando más, uno esperaría encontrar que esta agua se transforma en helados de alta presión antes de llegar al núcleo rocoso sólido. La belleza del modelo es que explica cómo la composición se relaciona con los hechos conocidos sobre estos planetas ".
Quizás aún más sorprendente fue cuán comunes parecen ser estos planetas. Según su estudio, Li y sus colegas indicaron que aproximadamente el 35% de todos los exoplanetas conocidos que son más grandes que la Tierra deberían ser ricos en agua. Además, plantean la hipótesis de que probablemente se formaron de una manera similar a como se cree que se formaron los núcleos de los gigantes gaseosos: un núcleo rocoso rodeado de capas de material volátil que se solidificaron por la presión.
Naturalmente, este descubrimiento tiene implicaciones significativas para la búsqueda de vida más allá de nuestro Sistema Solar. Hasta ahora, la idea de que el agua es esencial para la vida como la conocemos ha sido una conclusión inevitable para los científicos. Pero si este estudio es correcto, entonces parece que el agua es mucho más abundante en exoplanetas que antes, y podría ser un impedimento para la vida tal como la conocemos.
Si, de hecho, los mundos de agua consisten en atmósferas calientes y húmedas y capas de hielo densas más cercanas a sus núcleos, entonces sería difícil que la vida emerja en estos mundos. Básicamente, el calor extremo y la falta de acceso a suficiente luz solar, actividad hidrotermal y masas de tierra crearían un ambiente bastante hostil. Sin embargo, el estudio ofrece algunas posibilidades interesantes cuando se trata de caracterizar exoplanetas y ver lo que hay ahí fuera.
Mirando hacia el futuro, Li y sus colegas tienen la esperanza de que el recién lanzado Satélite de Encuesta Exoplaneta en tránsito (TESS) encontrará muchos más de estos mundos acuáticos. Luego, esto será seguido por telescopios terrestres, y pronto será lanzado Telescopio espacial James Webb (JWST), que proporcionará mediciones espectroscópicas que ayudarán a los científicos a caracterizar las composiciones y atmósferas de estos planetas.
Como dijo la profesora Sara Seager, profesora de Ciencia Planetaria en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y subdirectora científica de la misión TESS:
"Es sorprendente pensar que los enigmáticos exoplanetas de tamaño intermedio podrían ser mundos acuáticos con grandes cantidades de agua". Esperemos que las observaciones de la atmósfera en el futuro, de atmósferas de vapor espeso, puedan respaldar o refutar los nuevos hallazgos ”.
Mientras tanto, todavía hay muchos mundos rocosos por explorar para encontrar signos de vida.
