Por qué algunos planetas mantienen su atmósfera pese a ser de lava, según Stanford

Hay planetas que no deberían existir tal como son. Rocosos, cubiertos de lava y pegados a su estrella, reciben una radiación tan intensa que cualquier cálculo convencional los daría por despojados de atmósfera. Pero ahí están, con sus envolturas gaseosas intactas, desafiando lo que la ciencia creía saber sobre los límites de los mundos capaces de albergar vida. Un equipo de la Universidad de Stanford encontró la explicación y la plasmó en un nuevo modelo que reescribe parte de la teoría planetaria vigente.

La incógnita giraba en torno al concepto conocido como costa cósmica, una frontera teórica que intenta establecer a qué distancia de una estrella un planeta rocoso puede conservar su atmósfera.

Algunos mundos de lava parecían contradecir esa frontera, porque orbitan más cerca de su estrella que el límite fijado y aun así retienen gases. Un estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters plantea que la roca fundida de la superficie puede compensar la pérdida de gases hacia el espacio.

El hallazgo tiene peso para el estudio de los exoplanetas, los cuerpos celestes que orbitan estrellas distintas del Sol. La presencia de una atmósfera es el primer dato para evaluar si un mundo reúne condiciones que permitan sostener vida. El modelo no afirma que los mundos de lava sean habitables, pero ofrece un criterio claro para interpretar por qué algunos conservan aire pese a su cercanía con la estrella.

La lava como fuente de reposición de gases

La explicación se centra en el intercambio entre la atmósfera y la roca fundida. En los planetas de lava, el calor mantiene grandes extensiones de la superficie en estado líquido, y esa roca libera gases desde el interior hacia el aire, un proceso conocido como desgasificación.

Al mismo tiempo, la radiación estelar empuja esos gases hacia el espacio. El modelo elaborado por los investigadores evalúa ambos procesos, más el enfriamiento gradual de la roca. Según el comunicado de prensa de Stanford, los planetas del banco de arena cósmico son aquellos en los que la desgasificación equilibra la fuga de gas.

“Estos mundos de lava señalaban que había algo equivocado con el límite de la costa cósmica, pero encontramos una forma en que pueden conservar sus atmósferas al proponer un nuevo régimen más allá de él”, afirmó Barron Nguyen, estudiante de posgrado del laboratorio de Laura Schaefer en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford, según el comunicado de prensa.

El banco de arena cósmico, nombre propuesto por el equipo, designa esa franja más allá del límite conocido donde ciertos planetas extremadamente calientes logran preservar su envoltura gaseosa gracias a la roca fundida de su superficie.

El valle sin aire, la región intermedia sin atmósfera

El trabajo también define una región intermedia a la que los investigadores llaman valle sin aire. Allí quedarían los planetas lo suficientemente cerca de su estrella como para que la radiación les quite la atmósfera, pero que se enfrían con demasiada rapidez tras su formación. Cuando la superficie se solidifica, los gases quedan atrapados bajo tierra y ya no pueden reponer los que se escapan.

A mayores distancias, en cambio, planetas más pequeños y fríos como Venus y la Tierra logran evitar que la radiación estelar elimine su atmósfera. Mercurio sería un caso intermedio: algo más lejos de su estrella que los mundos de lava, pero igualmente expuesto a condiciones que favorecen el enfriamiento y la pérdida de gases.

Schaefer, autora principal del estudio y profesora asistente de Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford, señaló que determinar dónde trazar la frontera entre mundos sin aire y mundos capaces de mantener una atmósfera era una pregunta sin respuesta hasta ahora.

“El nuevo modelo amplía nuestra comprensión de este límite y de los factores que determinan dónde se ubica para estrellas y planetas específicos”, afirmó, según el comunicado de prensa.

55 Cancri e, el caso que desafió la costa cósmica

La necesidad de revisar la costa cósmica ganó fuerza con las observaciones de 55 Cancri e, una supertierra, es decir, un planeta rocoso más masivo que la Tierra, cuya órbita está unas 20 veces más cerca de su estrella que Mercurio del Sol y cuya masa es casi ocho veces la terrestre.

En 2024, el telescopio espacial James Webb detectó que 55 Cancri e posee una atmósfera densa. En los meses siguientes, nuevas observaciones sumaron otros mundos de lava con envolturas gaseosas espesas, casos que la costa cósmica no lograba explicar. Distinguir qué planetas tienen atmósfera y cuáles no es el primer paso para investigar la habitabilidad planetaria, según sostuvo Nguyen en el comunicado de prensa.

El equipo aguarda que las próximas campañas de observación de exoplanetas permitan comprobar si el concepto de banco de arena cósmico ayuda a precisar, para estrellas y planetas concretos, cuáles pueden generar y conservar una atmósfera.