Un nuevo modelo computacional que simula la evolución de las atmósferas planetarias encontró que el agua podría haber sobrevivido en algunos planetas del fascinante sistema planetario. Durante años, los científicos han debatido las probabilidades de que exista vida en siete planetas fascinantes que orbitan alrededor de la estrella Trappist-1, el sistema planetario más famoso fuera del nuestro. ¿La razón? Aunque varios de estos planetas orbitan en la zona habitable de su estrella, la región alrededor de un cuerpo estelar donde puede existir agua líquida debido a que las temperaturas son las adecuadas, estos mundos no siempre fueron tan cómodos.
En el pasado, los exoplanetas Trappist-1 estuvieron sujetos a condiciones mucho más duras porque su estrella madre solía ser mucho más caliente. Durante cientos de millones de años abrasadores, cualquier agua que pudiera haber estado atrapada en las rocas de estos planetas habría evaporado y se habría disipado en el espacio, según pensaban los científicos. Eso, por supuesto, arruinaría la posibilidad de que los planetas Trappist-1 desarrollaran vida como la conocemos.
Pero un nuevo estudio, basado en una técnica de modelado novedosa de la evolución de las atmósferas planetarias, sugiere que todo no está perdido para la vida en los exoplanetas Trappist-1.
La habitabilidad del sistema Trappist-1
Franck Selsis, astrónomo de la Universidad de Burdeos, Francia, y sus colegas no tenían la intención de demostrar que el sistema tentador de exoplanetas parecidos a la Tierra que orbitan una estrella pequeña y fría a solo 40 años luz de la Tierra podría albergar vida. Más bien, estaban frustrados por la naturaleza rudimentaria de los modelos existentes de atmósferas planetarias ricas en agua. Querían crear algo más realista, algo que tuviera en cuenta las condiciones atmosféricas reales en esos planetas y no solo un conjunto de suposiciones teóricas.
Desarrollar atmósferas ricas en agua es un paso crucial en la evolución de mundos con océanos. Por lo tanto, comprender mejor estas atmósferas podría ayudar a los científicos a delimitar con mayor precisión dónde podría existir vida en el universo. Según las teorías actuales, cuando los planetas se forman, su agua se encuentra en sus rocas. Pero debido al potente vulcanismo en los primeros años de estos planetas en desarrollo, esta agua se evapora hacia la atmósfera. Cuando las condiciones son adecuadas, ese vapor de agua tiene la oportunidad de condensarse y formar un océano líquido en el cual podría surgir la vida. Pero cuándo exactamente se dan las condiciones adecuadas sigue siendo una pregunta.
“En el pasado, cuando estábamos modelando estas atmósferas, estábamos haciendo una aproximación muy fuerte, que decía que estas atmósferas son convectivas. Eso significa que la radiación estelar se deposita muy profundamente cerca de la superficie del planeta y la forma en que la energía sube y sale es a través del movimiento convectivo”, dijo Selsis a Space.com.
“El aire caliente sube, el aire frío baja y asumimos que esta es la principal forma en que la energía se transporta fuera de la atmósfera y luego se irradia [al espacio]”, continuó. “Esto hace nuestra vida mucho más simple porque cuando la convección es la principal fuerza impulsora en una atmósfera, conocemos el gradiente de la temperatura, sabemos cómo varía la temperatura con la presión. Tiene que ver con el tipo de gas que agregas a la atmósfera”.
Pero las cosas no son tan sencillas en los planetas reales. La opacidad del gas que envuelve a un planeta cambia con la altitud, lo que afecta cuánto calor queda atrapado en el interior y cuánto escapa al espacio exterior, explicó Selsis. Durante mucho tiempo, los científicos no pudieron modelar ninguno de estos variables. Esos cambios de opacidad y sus efectos en otros procesos en la atmósfera, seguían siendo un misterio. Esto llevó a Selsis y sus colegas a sospechar que los resultados de las simulaciones anteriores, que no incluían esa información, podrían estar equivocados.
“No estábamos completamente satisfechos con la suposición convectiva”, dijo Selsis. “Una razón para eso es que con atmósferas muy profundas, habrá poca luz que llegue a la superficie. Probablemente no lo suficiente como para impulsar la convección”.
Aquí es donde entra el sistema Trappist-1. Los modelos anteriores han demostrado que los planetas con atmósferas ricas en agua que reciben solo alrededor del 10% más de luz solar que la Tierra desarrollan rápidamente un efecto invernadero vicioso, el proceso de atrapar calor facilitado por ciertos gases, que infamemente está provocando el cambio climático en la Tierra. Debido a que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero potente, a medida que el agua continúa evaporándose de las rocas de un planeta y la concentración de vapor de agua en la atmósfera aumenta, también aumenta la temperatura en la superficie del planeta. Eventualmente, el planeta se vuelve tan caliente que su corteza y manto se funden en un océano de magma, liberando cualquier agua restante atrapada en la roca hacia la atmósfera.
Poco a poco, durante miles de millones de años, a medida que los vientos estelares poderosos azotan el planeta, esta agua atmosférica se disipa en el espacio. Se pensaba que Venus, el hermano más caliente de la Tierra, que orbita a 25 millones de millas (40 millones de kilómetros) más cerca del sol que la Tierra, había experimentado un destino similar. También los planetas en la zona habitable de Trappist-1. Aunque la estrella Trappist-1 es más pequeña y fría que la estrella en el centro de nuestro sistema solar, sus siete planetas orbitan a distancias mucho más cortas que la distancia entre el sol y Mercurio, el planeta más interno del sistema solar.
“Las pequeñas estrellas rojas como Trappist-1 disminuyen en luminosidad con el tiempo”, dijo Selsis. “Cuando se formó el sistema Trappist-1, los planetas que ahora están dentro de la zona habitable, donde puede existir agua, estuvieron durante cientos de millones de años mucho más irradiados de lo que están hoy y eso significa que si tenían agua, esta agua se habría evaporado”.
Sin embargo, el nuevo modelo desarrollado por Selsis muestra que aunque las condiciones en todos estos planetas fueron sin duda infernales durante sus primeros años, es posible que no hayan sido lo suficientemente calientes como para fundir la corteza y el manto de los planetas en magma. Eso significa que podría haber sobrevivido bastante agua dentro de la roca, hasta los años posteriores cuando la estrella madre se enfrió. Por lo tanto, podrían haberse formado océanos de agua líquida en estos planetas, que hoy podrían albergar vida próspera.
En el futuro, estos hallazgos podrían tener grandes implicaciones para nuestras posibilidades de encontrar vida fuera de nuestro sistema solar, ya que las estrellas frías y pequeñas como Trappist-1, llamadas enanas rojas, son de lejos el tipo de estrella más común en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Con el tiempo, los investigadores también dicen que los resultados ayudarán a los científicos a interpretar mejor los hallazgos del Telescopio Espacial James Webb, que, además de sus exploraciones del universo temprano, está buscando rastros de agua en exoplanetas en la Vía Láctea.
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