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Tierras extrasolares

Tierras extrasolares
Si hay otras especies como nosotros en el Universo, probablemente son mucho más antiguas que nosotros.

Según una nueva investigación presentada en la 220 reunión de la Sociedad Astronómica Americana y publicada en línea en Nature, los planetas habitables tipo Tierra que orbitan otras estrellas pueden haberse formado miles de millones de años antes que el nuestro.

Anteriormente, los investigadores habían descubierto que los exoplanetas gigantes gaseosos se forman preferentemente alrededor de estrellas con una abundancia relativamente alta de elementos más pesados como el hierro.

Dado que los elementos más pesados se forjaron en las primeras generaciones de estrellas y luego se dispersaron gracias a las explosiones de supernova, los gigantes similares a Júpiter deben ser bastante nuevos en la escena.

Sin embargo, un estudio de las estrellas madres de unos pocos cientos de exoplanetas más pequeños encontrados por el telescopio espacial Kepler de la NASA revela que tienen una amplia variedad de abundancia de elementos pesados.

Aparentemente, los planetas pequeños pueden formarse fácilmente alrededor de las estrellas que nacieron mucho antes en la historia del Universo. Quién sabe cuántas civilizaciones ya han surgido y caído en el pasado cósmico.

Pese que ahora que la misión Kepler ya no funciona, las noticias sobre exoplanetas siguen apareciendo, aunque algunas de ellas sean teóricas. De todos modos, el análisis de los datos que ya ha tomado Kepler quizás revele alguna sorpresa en algún momento. Pero esperemos que sea reemplazado pronto por otra misión.

El problema de la búsqueda de vida en otro lugares del Universo es que, de momento, no podemos detectarla directamente y en la mayoría de las ocasiones sólo tenemos los parámetros orbitales y el y tamaño o masa del exoplaneta en cuestión.

No sabemos si las enanas rojas son buenas estrellas para mantener la vida en los planetas que las orbitan, ni sabemos el tamaño real de la zona habitable de cualquier estrella.

Tampoco podemos detectar de momento biomarcadores en los exoplanetas descubiertos. Vamos a ver tres resultados que se centran en esos tres temas, dos teóricos y uno experimental.

El primer caso trata de una mala noticia para la abundancia de vida en la galaxia. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea, con un 75%, son enanas rojas (el Sol no lo es y, por tanto, no es el tipo de estrella más corriente como se venía diciendo) y la mayoría de exoplanetas que se han descubierto orbitan ese tipo de estrellas.

La realidad es que tanto por el método del tránsito como el método de la velocidad radial es más fácil detectar exoplanetas alrededor de estas estrellas que alrededor de otro tipo de estrellas.

Además de ser más abundantes, las enanas rojas tienen menor masa por lo que el efecto Doppler inducido por un planeta rocoso es mayor. Los tránsitos se ven mejor porque son estrellas poco brillantes y un planeta rocoso oculta mayor proporción de luz, por lo que se nota mejor.

Pero el asunto de los planetas habitables en enanas rojas ha sido polémico. Parece que siempre se buscan escenarios para evitar las malas condiciones para la vida alrededor de estas estrellas. La realidad es que los humanos deseamos que haya vida por ahí arriba y nos frustra las pegas que nos ponen las enanas rojas.

Entre los inconvenientes está que los planetas habitables que haya en esos sistemas probablemente tengan su rotación sincronizada y muestren siempre la misma cara a la estrella. Se han propuesto escenarios en los que la vida es así posible, como, por ejemplo, en los planetas “ojo”.

También se ha señalado la terrible infancia de esas estrellas, en la que se generan fuertes vientos solares, algo que parece incompatible con la aparición de la vida si asumimos que la vida se origina al poco de formarse el planeta y, por tanto, la poco de formarse la estrella.

Aline Vidotto, de University of St Andrews, duda que las enanas rojas sean un buen lugar para que haya planetas habitables a su alrededor. Según él las enanas rojas tienen un campo magnético que haría a los planetas vulnerables a la radiación solar.

Como estas estrellas son menos brillantes que el Sol tienen zonas habitables cercanas a la estrella, lo hace a los posibles planetas allí ubicados sensibles a este inconveniente y a otros.

El problema es que si no hay un escudo magnético alrededor del planeta (como en la Tierra) la radiación en forma de viento solar daña la atmósfera y a lo largo del tiempo termina por destruirla. En el caso de la Tierra la magnetosfera llega a los 70.000 km y esa distancia es suficiente en nuesro caso. Normalmente el viento solar empuja la magnetosfera del planeta pero no la elimina y la atmósfera está a salvo.

Pero cuando la enana roja es muy joven posee campos magnéticos muy fuertes. Campos que se han observado directamente desde aquí (por efecto Zeeman). Estos campos, según los cálculos de Aline, ejercen una presión extra sobre la magnetosfera del planeta debilitándola de tal modo que al final se queda sin atmósfera.

El resultado es que el planeta se hace inhabitable por siempre, aunque las condiciones de la estrella cambien.

Si se coloca a la Tierra en la zona habitable de una estrella enana roja que sea joven la magnetosfera se extendería sólo 35000 km o incluso menos, por lo que la atmósfera quedaría expuesta. Para que la vida pueda aparecer y sobrevivir se necesitarían campos magnéticos más potentes que el que posee la Tierra o estar lejos de la estrella, pero en este caso ya no hay agua líquida.

Según la enana roja envejece el campo magnético se hace más débil, por lo que el ritmo a lo que esto ocurre es crucial para el mantenimiento de las condiciones para la vida. La rotación de las enanas rojas se hace más lenta con el tiempo, así que la edad de una de estas estrellas se puede averiguar gracias a esto. Haría falta, por tanto, elaborar una estadística al respecto, lo que significa que se necesitan campañas de observación.

Es de suponer que si se trata de una supertierra el campo magnético del planeta podría ser más intenso y su atmósfera más inmune al fenómeno relatado.

Indudablemente las condiciones para la vida en estas estrellas son más complejas de lo que se pensaba.

El segundo estudio versa sobre el tamaño de la zona habitable. A los varios trabajos al respecto se suma otro que también dice que dicha zona es más extensa de lo que se creía.
Según este resultado en la Vía Láctea hay 60.000 millones de planetas con posibilidades de ser habitables alrededor de enanas rojas.

Basándose en datos de la misión Kepler se había llegado a la conclusión de que había un planeta en la zona habitable por enana roja en promedio. Este resultado dobla esta estimación.

El estudio se basa en unas simulaciones climáticas según las cuales las nubes pueden extender dramáticamente la zona habitable. Normalmente se ignoraba el efecto de las nubes en el cálculo de la zona habitable. Las nubes provocan efecto invernadero (calientan el planeta) y reflejan la luz solar (enfrían el planeta). A

demás su efecto depende de gama de frecuencias de la luz, no es lo mismo luz visible que infrarroja.

Para tener todo esto en cuenta se necesita un modelo climático sofisticado, similar a los que se usan en las predicciones del cambio climático, lo que exigen mucha potencia de cálculo.

En este caso usaron un cluster de 216 ordenadores y meses de tiempo de cálculo. Encima la cosa se complica aún más debido a que los planetas que orbitan en la zona habitable enfrentan siempre la misma cara a su sol.

Los resultados indican que en este caso se producen fenómenos convectivos muy potentes que forman nubes altamente reflectoras, lo que extiende la zona habitable hacia el interior.
En modelos previos se habían hecho simulaciones en una dimensión y no en tres como en este caso, pero no hay manera de simular bien nubes en una dimensión.

Este equipo de University of Chicago y Northwestern University proporciona además una guía para estudiar el asunto cuando el telescopio James Webb entre en funcionamiento en 2018.

Se podrá observar la temperatura en el lado oscuro y brillante según un planeta avance en su órbita alrededor de una enana roja. Si tiene nubes esta diferencia de temperatura será menor que si no las tiene. Y si hay nubes también hay agua.

Los investigadores esperan que el Webb sea capaz de determinar esto en algunos exoplanetas.

Sólo añadir al respecto que hace poco se ha descubierto que en un sistema planetario hay tres planetas que están en la misma zona habitable de la estrella Gliese 667C, lo que supone todo un record hasta el momento.

Esta estrella pertenece además a un sistema estelar triple (con tres estrellas) que está a sólo 22 años luz de nosotros. Esto abre un sin fin de posibilidades a la hora de especular sobre la vida en un sistema así.

En otro estudio un equipo del ESO ha logrado detectar agua en el espectro infrarrojo de una exoplaneta. El descubrimiento se hizo con el telescopio VLT que está en Chile.
No se trata, por desgracia, de un planeta rocoso en la zona habitable, sino de HD 189733b un júpiter caliente que gira cada 2,2 días alrededor de su estrella. Su temperatura se estima en 1500 grados centígrados.

Obviamente no hay posibilidades para la vida en un lugar así al no haber agua líquida, pero la detección de vapor de agua en su atmósfera, permite creer que el desarrollo de las técnicas implicadas faciliten hacer algo similar en mundos más interesantes.

En este caso estudiaron el desplazamiento Doppler de las líneas espectrales del agua en la gama infrarroja gracias el espectroscopio CRICES. Ya se detectó monóxido de carbono en su momento con esta técnica lo que, junto a este resultado, hace pensar que se pueda detectar metano y dióxido de carbono en el futuro.

Se espera que el telescopio E-ELT, que entrará en funcionamiento para 2020, pueda usar esta técnica para encontrar esos compuestos en otros planetas.

Pero el problema es que la atmósfera terrestre absorbe mucha señal en estas bandas y no es fácil detectar estas moléculas y otras más complejas.

Quizás sean necesarios telescopios espaciales para esta tarea.

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