Por qué la mayoría de los exoplanetas son mundos de magma

En astronomía, existe un concepto llamado «degeneración». No tiene nada que ver con la delincuencia, sino que se utiliza para describir datos que podrían interpretarse de múltiples maneras. En algunos casos, esa interpretación se traduce en nuevas y emocionantes posibilidades. Pero muchas veces, cuando esto sucede, se ignoran otras explicaciones más mundanas por la publicidad que brindan las posibilidades más interesantes.

Este parece haber sido el caso de muchos exoplanetas «subneptunianos» descubiertos recientemente. Algunas teorías los han descrito como mundos hiceanos, mundos llenos de océanos de agua o hielo. Pero un nuevo artículo de Robb Calder, de la Universidad de Cambridge, y sus coautores, disponible en el servidor de preimpresiones de arXiv, muestra que, muy probablemente, estos planetas estén compuestos casi en su totalidad de lava fundida.

Gran parte de este debate se relaciona con las firmas químicas encontradas alrededor de estos planetas. Quizás la más famosa sea la propuesta del planeta K2-18 como un mundo hiceano debido a su composición química atmosférica. En estudios observacionales minuciosos, investigaciones previas habían encontrado metano y dióxido de carbono en la atmósfera del planeta, pero poco amoníaco. Según dicha investigación, esto constituía una prueba irrefutable de la existencia de un océano de agua líquida bajo una atmósfera de hidrógeno, ya que el agua disuelve el amoníaco de forma natural.

Pero algo más disuelve el amoníaco con la misma eficacia: la roca fundida. Por lo tanto, la falta de amoníaco podría ser igualmente un indicio de magma líquido o agua líquida. Para demostrarlo, en el artículo más reciente, los investigadores intentan modelar la evolución térmica de los «enanos gaseosos», una composición planetaria alternativa que podría encajar perfectamente con los datos recopilados sobre los mundos hyceanos. La pregunta clave era si estos exoplanetas únicos, que no tienen un análogo en nuestro sistema solar, mantuvieron los océanos de magma durante su proceso evolutivo, lo que tuvo un impacto claro en las atmósferas a medida que maduran.

La respuesta simple a esa pregunta es sí: casi todos los exoplanetas subneptunianos que hemos descubierto hasta ahora habrían mantenido sus océanos de magma durante su vida. Según el artículo, el 98% de ellos se explican con la misma facilidad por ser mundos de magma en lugar de mundos hyceanos.

Para demostrar su argumento, los autores desarrollaron una métrica denominada Línea de Costa de Solidificación. Esta métrica relaciona la temperatura efectiva de la estrella que orbita el planeta con el flujo de instelaciones (la cantidad de energía que recibe la atmósfera) de esa misma estrella. El flujo de instelaciones tiene un impacto directo en la temperatura de la atmósfera de un exoplaneta, mientras que la temperatura efectiva de la estrella era simplemente algo fácilmente disponible para la mayoría de las estrellas cuyos exoplanetas se analizaban. Una explicación más detallada habría incluido la fracción de masa de la envoltura (es decir, cuánto del peso del planeta está contenido en su atmósfera), pero esos datos no estaban disponibles para muchos planetas del conjunto de datos.

La Línea de Costa de Solidificación proporciona una delimitación clara para determinar si el planeta recibe suficiente calor para mantener un océano de magma. Si un planeta se encuentra «por encima» de la línea costera, lo hace; si está por debajo, su manto se enfriará con el tiempo, lo que lo convertirá en un mundo de lava.

Para calcular la posición de un planeta sobre dicha línea, los autores utilizan el modelo PROTEUS, que describe el clima interior de un planeta. Descubrieron que el 98 % de los miles de subneptunos que modelaron, que son el tipo de exoplaneta más común encontrado hasta la fecha, se situaron por encima de la línea costera, lo que significa que probablemente sean mundos de magma en lugar de hyceans.

Si bien esto puede frustrar las esperanzas de muchos astrobiólogos que buscaban en estos mundos posibles señales de vida, es un modelo útil para comprender mejor la dinámica de la formación planetaria. Existen complejas fuerzas que interactúan en la historia de la evolución de cada exoplaneta, pero los subneptunos, en particular, son difíciles de comprender, dado que solo podemos verlos a distancia.

A medida que nuestra tecnología mejore y recopilemos más datos sobre estos abundantes exoplanetas, quizá podamos encontrar una solución definitiva a la degeneración que plantean. Hasta entonces, quizá sea mejor no esperar demasiados mundos acuáticos.

Con información de arXiv