¿Qué impacto tiene el ozono en un exoplaneta?

A medida que descubrimos más y más exoplanetas (y el total actual supera los 5.200), seguimos intentando aprender más sobre ellos. Los astrobiólogos se ocupan de analizar sus atmósferas en busca de cualquier cosa que proporcione señales de vida.

Es bastante concebible, por supuesto, que el universo esté repleto de vida basada en una química muy diferente a la nuestra, pero a menudo miramos la vida en la Tierra para saber qué buscar. En la Tierra, por ejemplo, el ozono se forma mediante la fotólisis del oxígeno molecular y es un indicador de vida.

Utilizando el telescopio espacial James Webb, los astrónomos buscan planetas en la zona habitable de su estrella para detectar la presencia de ozono y cómo afecta su clima.

Es tentador que 425 de los exoplanetas detectados hasta ahora existan en la zona habitable de su estrella. Es en esta región donde el clima del planeta bien puede ser adecuado para sustentar la vida. Un subconjunto importante de esos planetas son de naturaleza similar a la Tierra y, por lo tanto, tendrán un clima bastante templado.

Además, todos parecen orbitar estrellas de tipo enano M, lo que significa que es probable que se vean afectados por la sincronización del giro de las mareas (debido a los efectos de las mareas, es posible que una cara del planeta se mantenga orientada hacia la estrella). Un impacto de esto es el potencial de un gran contraste en la irradiación diurna y nocturna, lo que puede generar una fuerte convección en el lado diurno del planeta.

La fuerte convección puede impulsar vientos alrededor de la región ecuatorial que son persistentemente más rápidos que la rotación del planeta. También puede crear ondas de Rossby, que ocurren naturalmente en el océano y la atmósfera de la Tierra, en cualquier fluido o gas en rotación. Juntos, estos pueden controlar la distribución de sustancias químicas en la atmósfera; en particular, el ozono.

En la atmósfera terrestre, la presencia de oxígeno molecular es un indicador de vida, ya que se produce en gran medida a partir de la fotosíntesis de las plantas. El oxígeno molecular choca con el nitrógeno de la atmósfera para producir ozono, por lo que la presencia de este último es un indicador de procesos biológicos. Sin embargo, existe la posibilidad de que el oxígeno molecular en las atmósferas de los exoplanetas sea el resultado de diferentes proporciones de rayos UV cercanos y lejanos que pueden provocar una acumulación no biológica.

En una nueva investigación presentada en un artículo del autor principal Paolo De Luca y su equipo ahora publicado en el servidor de preimpresión arXiv, los investigadores informan sus hallazgos de simulaciones de modelos climáticos en Proxima Centauri b. El exoplaneta del tamaño de la Tierra orbita la estrella enana roja Próxima Centauri, la estrella más cercana a la nuestra, a una distancia de 4,2 años luz.

Informan que el análisis de las atmósferas de exoplanetas similares a la Tierra bloqueados por las mareas recibió un impulso masivo como resultado del desarrollo del Telescopio James Webb. El equipo revela que su modelización climática (incluido el uso de ozono interactivo) aumenta globalmente la temperatura en la estratosfera. Esto, a su vez, induce variaciones regionales de la temperatura de la superficie y también reduce el contraste de temperatura entre el día y la noche.

Si bien el equipo no ha podido identificar vida en exoplanetas, esa no era su intención. Lo que han conseguido es la capacidad de comprender las atmósferas de los exoplanetas utilizando el telescopio espacial James Webb, algunos de los procesos que conducen a la formación de ozono atmosférico y los impactos en las temperaturas.

Con información de arXiv