Exoplanetas, el futuro de la búsqueda de vida más allá de nuestro Sistema Solar

A medida que los astrónomos han comenzado a recopilar datos sobre las atmósferas de los planetas, estamos aprendiendo sobre sus composiciones y evolución.

Los observables convencionales para identificar un entorno habitable o habitado en exoplanetas, como un destello oceánico o abundante O2 atmosférico, serían difíciles de detectar con los observatorios actuales o futuros.

Las atmósferas espesas son las más fáciles de analizar, pero ellas mismas pueden ocultar la superficie de un planeta a la vista. Un mundo parecido a Venus, por ejemplo, tiene una atmósfera tan espesa que hace imposible ver su terreno. Parece que cuanto más sencillo es que comprendamos la atmósfera de un planeta, menos probable es que tengamos acceso a analizar su superficie. Pero eso podría cambiar gracias a un nuevo estudio que acaba de ser aceptado para su publicación en Nature Astronomy.

Los mundos rocosos tienen un rico intercambio químico entre sus superficies y sus atmósferas. En la Tierra, los ciclos de lluvia y evaporación, las estaciones de crecimiento y cosecha y las actividades volcánicas cambian la composición atmosférica con el tiempo.

Estos intercambios ocurren a lo largo de una escala de tiempo larga, por lo que la superficie y la atmósfera de la Tierra nunca están en un estado de equilibrio mutuo. En Venus, con su atmósfera más espesa y su superficie seca, la escala de tiempo del intercambio es más corta, pero aún no lo suficientemente rápida como para alcanzar un equilibrio.

En este nuevo estudio, los autores sostienen que en mundos cálidos como Venus con atmósferas particularmente espesas se puede alcanzar un equilibrio químico entre la superficie y el aire. Estos mundos son del tipo que encontramos orbitando cerca de estrellas pequeñas, por lo que son muy adecuados para estudios atmosféricos.

Un tema de balances

Los especialistas proponen una estrategia de tres pasos para exoplanetas en tránsito: detección de una atmósfera alrededor de planetas terrestres templados en aproximadamente 10 tránsitos para los sistemas más favorables; evaluación del agotamiento del carbono atmosférico en unos 40 tránsitos; y mediciones de la abundancia de O 3 para distinguir entre el agotamiento del carbono sustentado por el agua y el sustentado por la biomasa en aproximadamente 100 tránsitos.

El concepto de agotamiento de carbono como señal de habitabilidad también es aplicable a los telescopios de imagen directa de próxima generación.

Para mostrar cómo funciona esto, el equipo simuló interacciones químicas justo en la interfaz entre la atmósfera y la superficie rocosa. Sus simulaciones mostraron que el equilibrio químico de moléculas simples como el dióxido de carbono en la atmósfera de Venus se puede utilizar para investigar la composición de su superficie y, dependiendo de la temperatura de la superficie, los exoplanetas similares a Venus podrían experimentar fuertes interacciones con moléculas más complejas, las que los científicos identifican en su documento como CaAl 2 Si 2. O8 y MgAl2O4.

En otras palabras, en las circunstancias adecuadas, los pequeños mundos rocosos que orbitan cerca de su estrella cálida son excelentes candidatos para este tipo de estudio. Lo que aprendamos sobre sus atmósferas puede abrir una ventana a la composición de su superficie e incluso a su actividad geológica. De hecho, según sugieren los investigadores en su análisis, podríamos determinar si ciertos minerales están presentes o ausentes en la superficie de un exoplaneta, sin siquiera mirar su superficie directamente.

Este tipo de información es vital para nuestra comprensión de cómo se forman los planetas terrestres. Estudios anteriores ya han demostrado que nuestro sistema solar es bastante inusual y que uno en su tipo, pero libre de planetas grandes en su interior es raro. Al comprender la evolución y composición de los planetas interiores de otras estrellas, aprenderemos por qué nuestro sistema solar es inusual y tal vez incluso tomemos cuenta de si una vida como la nuestra es común o rara en el universo.

*Julien de Wit es científico del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del Instituto de Tecnología de Massachusetts, MIT. La información se desprende de un estudio llamado El agotamiento del carbono atmosférico como marcador de océanos de agua y biomasa en exoplanetas terrestres templados, publicado en Nature Astronomy, en la que también son autores: Amaury HMJ Triaud, Frieder Klein, Martín Turbet, Benjamín V. Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden, Oliver E. Jagoutz, Matej Peč, Janusz J. Petkowski, Sara Seager y Franck Selsis.