Científicos muestran que algunas lunas pueden ser habitables lejos de las estrellas

Un equipo internacional de científicos ha modelado que ciertos entornos, como lunas que orbitan exoplanetas errantes con atmósferas ricas en hidrógeno, podrían mantener agua líquida durante miles de millones de años, incluso sin la presencia de una estrella cercana.

Según un estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y dirigido por David Dahlbüdding, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, junto a Giulia Roccetti, de la Agencia Espacial Europea, estos resultados amplían notablemente el concepto de habitabilidad planetaria en el universo.

Algunos científicos proponen que las lunas que orbitan exoplanetas errantes podrían ser habitables durante periodos de hasta 4.300 millones de años si cuentan con atmósferas densas de hidrógeno. Esta composición permitiría retener el calor generado por fuerzas de marea en su interior, manteniendo temperaturas superficiales adecuadas para el agua líquida, incluso lejos de cualquier fuente solar.

Los resultados, publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, indican que ciertas lunas pueden conservar una superficie suficientemente cálida como para albergar agua, aún en el espacio interestelar. El modelo se basa en simulaciones que exploran cómo la atmósfera de hidrógeno, combinada con el calor interno sostenido, facilita ese fenómeno.

Exoplanetas errantes en el espacio interestelar

Los investigadores han identificado cientos de exoplanetas errantes desplazándose por el espacio interestelar. La mayoría fueron expulsados de sus sistemas originales tras interacciones gravitacionales intensas, quedando lejos de la influencia de una estrella y sumidos en la oscuridad.

Tras la expulsión, las lunas de estos planetas pueden experimentar órbitas muy elípticas. Este hecho intensifica los efectos de las fuerzas de marea, un proceso que implica el estiramiento periódico de la luna debido a la gravedad del planeta anfitrión y genera grandes cantidades de calor interno. Fenómenos parecidos se han observado en lunas del sistema solar como Europa o Encélado.

El calor interno puede ser crucial para mantener agua líquida. Sin embargo, la supervivencia de esa condición depende en gran medida de la presión y composición de la atmósfera que rodea a la luna.

El hidrógeno y su efecto invernadero en lunas alejadas de estrellas

Las atmósferas semejantes a la terrestre apenas generan un efecto invernadero por hidrógeno en condiciones normales. Sin embargo, cuando existe una envoltura gaseosa rica en este elemento y sometida a altas presiones, el hidrógeno puede absorber calor de manera eficiente mediante un proceso de absorción inducida por colisión. Este fenómeno ocurre cuando sus moléculas chocan entre sí y forman complejos temporales.

Dicha absorción permite que la energía infrarroja permanezca en la atmósfera, rivalizando con otros gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono o el metano. Así, se evita que el calor interno de la luna se disipe rápidamente hacia el espacio exterior.

Como explicó Dahlbüdding a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, una luna en estas condiciones “podría tener temperaturas superficiales suficientes para mantener agua líquida sin necesidad de una estrella cercana, lo que amplía significativamente las posibilidades para el surgimiento de vida en el universo”. Sin embargo, aunque la detección de estas lunas podría ser posible pronto, analizar directamente la composición de sus atmósferas aún representaría un desafío considerable.

Simulaciones sobre la vida útil de ambientes habitables

Para explorar estos entornos, el equipo recurrió a simulaciones numéricas que permiten seguir la evolución de la atmósfera y la órbita de una luna tras la expulsión de su planeta. En dichos procesos, integraron cálculos detallados de temperaturas y retroalimentación química, centrándose en el papel de la condensación.

Según señaló Dahlbüdding en declaraciones recogidas por Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, obtuvieron “las simulaciones más realistas, aunque todavía aproximadas, de este tipo de lunas hasta la fecha”. Además, se incorporaron avances teóricos que muestran cómo la circularización de las órbitas reduce con el tiempo la cantidad de calor generado por las fuerzas de marea.

Los modelos señalan que, bajo condiciones ideales, si la atmósfera de una luna alcanza hasta 100 veces la presión atmosférica en la superficie de la Tierra, la absorción inducida por colisión basta para mantener ambientes cálidos y estables. En estos casos, la ventana de habitabilidad podría alargarse hasta 4.300 millones de años, comparable a la edad de la Tierra.

El hidrógeno, además de actuar como gas invernadero, proporciona un entorno donde otros compuestos, como el metano, el amoníaco y el vapor de agua, pueden contribuir también a la conservación del calor interno.

Implicaciones para la investigación sobre el origen de la vida

Los autores del estudio sugieren que estos hallazgos pueden explicar también episodios de la Tierra primitiva. Antes del surgimiento de la vida, el planeta probablemente poseía una atmósfera con presión elevada de hidrógeno, incrementada ocasionalmente por impactos de asteroides, lo que habría intensificado la absorción inducida por colisión.

Ambientes con estas características habrían podido favorecer procesos clave, como la formación y réplica de moléculas de ARN, esenciales para los primeros pasos evolutivos.

Dahlbüdding destacó para Monthly Notices of the Royal Astronomical Society que la investigación enlaza los avances astrofísicos y biológicos, acercando la búsqueda de vida fuera de la Tierra a la comprensión de su propio origen en nuestro planeta.

El estudio pretende fortalecer el vínculo entre distintas disciplinas científicas, promoviendo la colaboración entre expertos en biofísica y astrofísica para investigar el origen y la posibilidad de vida más allá de la Tierra.