Un nuevo análisis encuentra evidencia de muchos exoplanetas hechos de agua y roca alrededor de estrellas pequeñas.
Representación artística de un mundo oceánico. Crédito: Búsqueda Extraterrestre
El agua es lo único que requiere toda la vida en la Tierra. Además, el ciclo de lluvia a río a océano a lluvia es una parte esencial de lo que mantiene las condiciones climáticas estables y hospitalarias de nuestro planeta. Los planetas con agua siempre están en la parte superior de la lista cuando los científicos discuten dónde buscar signos de vida en toda la galaxia.
Muchos planetas pueden tener grandes cantidades de agua, más de lo que se pensaba anteriormente, tanto como la mitad de agua y la mitad de roca, según un nuevo estudio. Es probable que toda esa agua esté incrustada en la roca, en lugar de fluir como océanos, lagos o ríos en la superficie.
“Fue una sorpresa ver evidencia de tantos mundos acuáticos orbitando el tipo de estrella más común en la galaxia”, dijo Rafael Luque. Es el primer autor del nuevo artículo e investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago . “Tiene enormes consecuencias para la búsqueda de planetas habitables”.
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Patrones de población planetaria
Gracias a los instrumentos mejorados del telescopio, los científicos están encontrando señales de más y más exoplanetas. Con un tamaño de muestra más grande, los científicos pueden identificar mejor los patrones demográficos.
Luque, junto con el coautor Enric Pallé del Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad de La Laguna, decidió observar a nivel de población un grupo de planetas que se ven alrededor de estrellas enanas de tipo M. Estas estrellas son el tipo de estrella más pequeño y más frío y también son las estrellas más comunes que vemos a nuestro alrededor en la galaxia. Los científicos han catalogado docenas de planetas a su alrededor hasta ahora.
Un nuevo estudio sugiere que muchos más planetas en sistemas solares distantes tienen grandes cantidades de agua de lo que se pensaba anteriormente, tanto como la mitad de agua y la mitad de roca. ¿La captura? Probablemente esté incrustado bajo tierra, como en la luna Europa de Júpiter, arriba. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Instituto SETI
Sin embargo, debido a que las estrellas son mucho más brillantes que sus planetas, no podemos ver los planetas directamente. En cambio, los astrónomos detectan signos débiles de los efectos de los planetas en sus estrellas: la sombra creada cuando un planeta cruza frente a su estrella, o el pequeño tirón en el movimiento de una estrella cuando un planeta orbita. Esto significa que quedan muchas preguntas sobre cómo se ven realmente estos planetas.
“Cada una de las dos formas diferentes de descubrir planetas te da información diferente”, dijo Pallé. Al captar la sombra creada cuando un planeta cruza frente a su estrella, los astrónomos pueden determinar el diámetro del planeta. Al medir la diminuta atracción gravitatoria que un planeta ejerce sobre una estrella, los astrónomos pueden calcular su masa.
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Los científicos pueden tener una idea de la composición del planeta combinando las dos medidas. Tal vez sea un planeta grande pero aireado 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 mucho más raramente para toda la población conocida de tales planetas en la galaxia de la Vía Láctea . Mientras los científicos miraban los números, 43 planetas en total, vieron emerger una imagen sorprendente.
“Me sorprendió cuando vi este análisis: yo y mucha gente en el campo asumimos que todos estos eran planetas secos y rocosos”. Prof. Jacob Bean
Las densidades de un gran porcentaje de los planetas sugirieron que eran demasiado livianos para su tamaño como para estar formados por roca pura. En cambio, estos planetas son probablemente algo así como mitad roca y mitad agua, u otra molécula más ligera. Imagina la diferencia entre levantar una pelota de bolos y una de fútbol: son aproximadamente del mismo tamaño, pero una está hecha de un material mucho más liviano.
En este grafico podemos ver los planetas que hicieron parte del estudio. La línea verde representan planetas similares a la Tierra, mientras que la azul los planetas cuya masa constituida por agua es igual o superior al 50%. Los cuadrados con letras en el centro son los planetas objetos del estudio y en que lugar de las líneas se encuentra. Podemos observar que L 98-59, TOI-1235, GJ 1252 y TOI-1634 son muy similares a la Tierra, aunque son más grandes, conocidos como Súper-tierras. Crédito: DOI: 10.1126/ciencia.abl7164
Buscando mundos acuáticos
Puede ser tentador imaginar estos planetas como algo sacado de Waterworld de Kevin Costner: 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. “Pero eso no lo vemos en las muestras”, explicó Luque. “Eso sugiere 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 tierra.
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“Me sorprendió cuando vi este análisis: yo y mucha gente en el campo asumimos que todos estos eran planetas secos y rocosos”, dijo el científico de exoplanetas de UChicago Jacob Bean, a cuyo grupo se ha unido Luque para realizar más análisis.
El hallazgo coincide con una teoría de la formación de exoplanetas que había caído en desgracia en los últimos años, que sugería que muchos planetas se forman más lejos en sus sistemas solares y migran hacia adentro con el tiempo. Imagine grupos de roca y hielo formándose juntos en las condiciones frías lejos de una estrella, y luego siendo atraídos lentamente hacia adentro por la gravedad de la estrella.
Aunque la evidencia es convincente, Bean dijo que a él y a los otros investigadores les gustaría ver una “prueba irrefutable” de que uno de estos planetas es un mundo acuático. Eso es algo que los científicos esperan hacer con el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio espacial recientemente lanzado por la NASA que es el sucesor del Hubble.
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Referencia: “La densidad, no el radio, separa los planetas rocosos y los planetas ricos en agua que orbitan estrellas enanas M” por Rafael Luque y Enric Pallé, 8 de septiembre de 2022, Science . DOI: 10.1126/ciencia.abl7164
La mayor parte de la investigación se realizó como Ph.D. de Luque. tesis en el Instituto de Astrofísica de Canarias.
Financiación: Ministerio de Ciencia e Innovación de España, Premio Centro de Excelencia “Severo Ochoa” al Instituto de Astrofísica de Andalucía, Ministerio de Economía y Competitividad de España, Ministerio de Universidades de España, Next Generation EU.