Desde su lanzamiento a finales de 2021, el telescopio espacial James Webb de la NASA ha planteado la posibilidad de que podamos detectar señales de vida en exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar.
Los principales candidatos en esta búsqueda son planetas rocosos, en lugar de gaseosos, que orbitan estrellas de baja masa llamadas enanas M, fácilmente las estrellas más comunes del universo. Una enana M cercana es TRAPPIST-1, una estrella a unos 40 años luz de distancia que alberga un sistema de planetas en órbita que se encuentran bajo un intenso escrutinio en la búsqueda de vida en planetas que orbitan estrellas distintas del sol.
Investigaciones anteriores cuestionaron la habitabilidad de los planetas que orbitan TRAPPIST-1, y descubrieron que los intensos rayos ultravioleta quemarían el agua de su superficie. Eso dejaría la superficie del planeta desecada y, si solo se escapa la parte de hidrógeno de las moléculas de vapor de agua, potencialmente con enormes cantidades de oxígeno reactivo que inhibirían la química del origen de la vida.
Ahora, un estudio dirigido por la Universidad de Washington publicado recientemente en Nature Communications descubre que una secuencia de eventos durante la evolución de ciertos planetas rocosos que orbitan estrellas enanas M crea una atmósfera que sería estable a lo largo del tiempo.
«Una de las preguntas más intrigantes en este momento en la astronomía de exoplanetas es: ¿pueden los planetas rocosos que orbitan estrellas enanas M mantener atmósferas que podrían sustentar la vida?», dijo el autor principal Joshua Krissansen-Totton, profesor adjunto de Ciencias de la Tierra y el espacio de la UW.
«Nuestros hallazgos dan motivos para esperar que algunos de estos planetas tengan atmósferas, lo que aumenta significativamente las posibilidades de que estos sistemas planetarios comunes puedan sustentar la vida».
El telescopio espacial James Webb es lo suficientemente sensible como para poder observar algunos de estos sistemas planetarios seleccionados. Los datos que llegan hasta ahora sugieren que los planetas rocosos más calientes, los más cercanos a la estrella TRAPPIST-1, carecen de atmósferas significativas. Pero el telescopio aún no ha podido caracterizar claramente los planetas en la «zona Ricitos de Oro», ligeramente más lejos de su estrella, a una distancia más favorable para sustentar agua líquida y vida.
El nuevo estudio modeló un planeta rocoso a lo largo de su formación fundida y enfriamiento durante cientos de millones de años hasta convertirse en un planeta terrestre sólido. Los resultados mostraron que el hidrógeno u otros gases ligeros escaparon inicialmente al espacio exterior.
Pero en los planetas más alejados de la estrella, donde la temperatura es más moderada, el hidrógeno también reaccionó con el oxígeno y el hierro en el interior del planeta. Esto produjo agua y otros gases más pesados, formando una atmósfera que, según los resultados, es estable a lo largo del tiempo.
Los resultados también mostraron que en estos planetas de la «zona Goldilocks», el agua sale de la atmósfera con bastante rapidez, lo que hace que sea menos probable que escape.
«Es más fácil para el JWST observar planetas más calientes y cercanos a la estrella porque emiten más radiación térmica, que no se ve tan afectada por la interferencia de la estrella. Para esos planetas tenemos una respuesta bastante inequívoca: no tienen una atmósfera espesa», dijo Krissansen-Totton.
«Para mí, este resultado es interesante porque sugiere que los planetas más templados pueden tener atmósferas y deberían ser examinados cuidadosamente con telescopios, especialmente dado su potencial de habitabilidad».
El JWST aún no ha podido ver si los planetas un poco más alejados de la estrella TRAPPIST-1 tienen atmósferas. Pero si la tienen, eso significa que podrían tener agua líquida en la superficie y un clima templado propicio para la vida.
«Con los telescopios que tenemos ahora, el James Webb y los telescopios terrestres extremadamente grandes que llegarán pronto, realmente solo podremos observar las atmósferas de un número muy pequeño de planetas rocosos de la zona habitable: los planetas TRAPPIST-1 y un par más», dijo Krissansen-Totton.
«Dado el enorme interés en la búsqueda de vida en otros lugares, nuestro resultado sugiere que vale la pena invertir tiempo en telescopios para continuar estudiando la habitabilidad de estos sistemas con la tecnología que tenemos ahora, en lugar de esperar a la próxima generación de telescopios más potentes».
Los coautores son Nicholas Wogan, quien realizó este trabajo como estudiante de posgrado en la UW y ahora está en la NASA; Maggie Thompson en la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington, D.C.; y Jonathan Fortney en la Universidad de California, Santa Cruz.
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