Un planeta distante parece tener volcanes extraterrestres

Hoy en día, conocemos más de 5.000 exoplanetas: planetas fuera de nuestro sistema solar que orbitan otras estrellas. Mientras continúa el esfuerzo por descubrir nuevos mundos, estamos aprendiendo constantemente más sobre los exoplanetas que ya hemos detectado: sus tamaños, de qué están hechos y si tienen atmósferas.

Nuestro equipo ahora ha proporcionado evidencia tentativa de una atmósfera rica en azufre en un mundo que es 1,5 veces el tamaño de la Tierra y está ubicado a 35 años luz de distancia. Si se confirma, sería el exoplaneta más pequeño conocido con atmósfera. La posible presencia de los gases dióxido de azufre (SO₂) y sulfuro de hidrógeno (H₂S) en esta atmósfera sugiere una superficie fundida o volcánica.

En nuestro sistema solar, tenemos dos categorías distintas de planetas: los pequeños rocosos, que incluyen la Tierra y Marte, y los gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno. Sin embargo, los exoplanetas abarcan un gran espectro de tamaños. Nuestro sistema solar carece de un planeta cuyo tamaño se encuentre entre la Tierra y Neptuno, pero resulta que es el tipo de planeta más común que hemos visto alrededor de otras estrellas en nuestra galaxia.

Los que se acercan más al tamaño de Neptuno se llaman subneptunos y los que se acercan al tamaño de la Tierra se llaman supertierras. L 98-59 d es una supertierra, ligeramente más grande y más pesada que la Tierra. La composición de las atmósferas de estos planetas sigue siendo una pregunta abierta, que recién estamos comenzando a explorar con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), lanzado en 2021.

L 98-59 d fue descubierto en 2019 con el telescopio espacial Tess de la NASA. La mayoría de los exoplanetas, incluido L 98-59 d, se han detectado utilizando el «método de tránsito». Este mide las pequeñas caídas en la luz de las estrellas cuando el planeta pasa frente a la estrella. Esta caída es más pronunciada en el caso de los planetas más grandes y nos permite calcular su tamaño.

Ni siquiera el JWST puede separar estos diminutos planetas de sus estrellas anfitrionas, ya que orbitan a su alrededor demasiado cerca. Pero hay una manera de ver la atmósfera del planeta a partir de esta luz entrelazada. Cuando un planeta pasa frente a su estrella, parte de la luz estelar se filtra a través de la atmósfera del planeta y golpea las moléculas de gas o los átomos presentes en ella, en su camino hacia nosotros en la Tierra.

Cada gas modifica la luz a su manera. A partir de la luz que recibimos de ese sistema estelar, podemos inferir cuál podría ser la composición de esa atmósfera. Esto se llama espectroscopia de transmisión, una técnica probada que se ha utilizado anteriormente para confirmar la presencia de CO₂ en la atmósfera de un exoplaneta.

Soy parte de un equipo internacional de científicos que utilizó el JWST para observar un tránsito de L 98-59 d a través del disco de su estrella anfitriona. Luego obtuvimos el espectro de transmisión de la atmósfera del exoplaneta a partir de estas observaciones. Este espectro insinuaba la posible presencia de una atmósfera llena de dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno. Estos hallazgos se publicaron en The Astrophysical Journal Letters.

Este descubrimiento fue sorprendente, ya que contrasta marcadamente con las atmósferas de los planetas rocosos de nuestro propio sistema solar, donde el vapor de agua y el dióxido de carbono son mucho más frecuentes. La atmósfera de la Tierra, por ejemplo, es rica en nitrógeno y oxígeno, con trazas de vapor de agua. Mientras tanto, Venus tiene una atmósfera espesa dominada por el dióxido de carbono. Incluso Marte tiene una atmósfera delgada dominada por el dióxido de carbono.

Luego usamos modelos informáticos que incorporan nuestro conocimiento de las atmósferas planetarias y la luz proveniente de L 98-59 d para obtener una imagen potencial de la composición de la atmósfera de este planeta. La ausencia de gases comunes como el dióxido de carbono y la presencia de SO₂ y H₂S sugieren una atmósfera formada por procesos completamente diferentes a los que conocemos en nuestro sistema solar. Esto sugiere condiciones únicas y extremas en L 98-59 d, como una superficie fundida o volcánica.

Serán necesarias observaciones adicionales para confirmar la presencia de estos gases. Las observaciones del JWST habían detectado previamente señales de SO₂ en un exoplaneta, pero se trataba de un gigante gaseoso, no de un mundo potencialmente rocoso como L 98-59 d.

¿Exovolcanes?

La posible presencia de SO₂ y H₂S plantea interrogantes sobre su origen. Una posibilidad explosiva es el vulcanismo impulsado por el calentamiento de las mareas, muy parecido a lo que se observa en la luna Ío de Júpiter. La atracción gravitatoria de la estrella anfitriona de este planeta la estira y la comprime a medida que avanza por su órbita. Este movimiento puede calentar el centro del planeta, derritiendo su interior y produciendo erupciones volcánicas extremas y posiblemente incluso océanos de magma.

Combinado con su proximidad a la estrella (un año en este planeta equivale a siete días y medio terrestres), se pueden alcanzar temperaturas verdaderamente infernales en la superficie. Si las observaciones futuras confirman la presencia de una atmósfera de este tipo, no solo sería el exoplaneta más pequeño en tener una atmósfera detectada, sino también un paso crucial hacia la comprensión de la naturaleza de dichos planetas.

Detectar atmósferas en planetas pequeños y rocosos es excepcionalmente difícil, ya que los planetas son muy pequeños en comparación con sus estrellas anfitrionas y, además, la intensa radiación de sus estrellas anfitrionas a menudo elimina las atmósferas. Estas observaciones, aunque tentadoras, solo corresponden a un único tránsito. Eso significa que el ruido instrumental y otros factores nos impiden hacer afirmaciones estadísticamente sólidas. Las futuras observaciones del JWST serán clave para confirmar o refutar nuestro análisis.

L 98-59 d puede no ser un candidato para la vida tal como la conocemos, pero estudiar su atmósfera sulfurosa y su potencial vulcanismo proporciona información valiosa sobre mundos alrededor de otras estrellas. Mundos extremos como estos nos ayudan a comprender la diversidad de la evolución planetaria en toda la galaxia.

Con información de The Astrophysical Journal Letters