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Sobre supertierras y minineptunos

Sobre supertierras y minineptunos
Sobre supertierras y minineptunos.

Un planeta con un tamaño superior a dos veces el terrestre puede ser demasiado grande para sustentar vida, pero, por otro lado, los planetas por debajo de ese límite pueden ser parecidos a la Tierra.

En los últimos años se ha conseguido una gran cosecha de exoplanetas, principalmente gracias a la misión Kepler. La gran sorpresa ha sido encontrar toda una gradación de tamaños y masas de exoplanetas.

Así por ejemplo, se han encontrado planetas supuestamente rocosos más grandes que la Tierra y más pequeños que planetas como Neptuno. Se les ha llamado supertierras.

Pero los científicos, a falta de datos sobre su naturaleza, no se ponen de acuerdo sobre cómo pueden ser.

Si contienen demasiado gas y pocas rocas puede que se trate de minineptunos.

El problema es que sólo conocemos de ellos sus parámetros orbitales y poco más. Se ha propuesto que muchas supertierras pueden estar cubiertas totalmente de agua.

Es una suerte que la Tierra no esté totalmente cubierta por el agua. Como dice Geoff Marcy, ¿cómo podríamos construir computadoras y otros elementos tecnológicos?, ¿cómo podríamos montar un violín o cómo Rembrandt habría podido pintar si fuera así?

En un mundo de agua se pueden tener microbios, incluso mamíferos marinos o aves submarinas, pero no civilizaciones avanzadas.

Nicolas B. Cowan (Northwestern University) y Dorian Abbot (University of Chicago) han creado un modelo planetario que desafía la visión tradicional de cómo pueden ser las supertierras. Lo han presentado en un congreso reciente.

Según sus resultados la probabilidad de que una supertierra tenga continentes es 80 veces superior ahora que antes.

Con este modelo llegan a la conclusión de que las supertierras tienen altas probabilidades de tener un clima como el terrestre y océanos como la Tierra si se sitúan en la zona adecuada.

Hasta ahora se había especulado que lo más probable sería que estos planetas estarían totalmente cubiertos por un océano global y que no habría continentes.

Pero según este modelo las supertierras acumularían mucho más agua en su manto debido a su mayor tectónica y esto sería independiente de su tamaño o masa. En esos mundos los mares no serían tan profundos como se pensaba.

El resultado sería parecido a una configuración semejante a la Tierra con un clima similar, pero a una escala mayor.

Los planetas de tipo rocoso tienen cantidades significativas de agua en su manto y esto también les pasaría a las supertierras. Peso si hay un ciclo del agua entonces siempre hay un intercambio de este compuesto entre los océanos y el manto gracias a la tectónica.

Lo que se ve en este modelo, incluso partiendo de poca cantidad de agua en el manto, es que al final gran parte del agua oceánica va a parar al manto. La cantidad que finalmente se queda a uno y otro lado depende la presión del fondo oceánico que, a su vez, depende de la gravedad.

Cuanto mayor grande sea una supertierra más masa tendrá y mayor será su gravedad, por lo que mayor será la presión en el fondo oceánico.

Según Cowan aunque se pusiera 80 veces más agua en una supertierra al final se parecería a la Tierra con océanos y continentes.

En esos planetas la presión en el fondo oceánico es inmensa y esto hace que más agua pase al manto.

Independientemente de este ciclo profundo del agua, bastaría que la Tierra tuviera sólo un 1% de su masa en forma de agua para que estuviera cubierta por agua totalmente.

Pero la realidad es que la cantidad de agua es un porcentaje mucho más pequeño que eso (0,1%-0,01%) y se asume que es similar en las supertierras.

La cuestión de tener continentes expuestos no es baladí, pues estos son importantes para el clima.

Así por ejemplo, el ciclo del carbono depende de la existencia de continentes expuestos y este ciclo de carbono es el que estabiliza el clima añadiendo o quitando dióxido de carbono de la atmósfera si bajan o suben las temperaturas respectivamente.

En un mucho cubierto de agua tal cosa no se daría y la zona de habitabilidad sería muy estrecha para ese tipo de planeta.

Para este modelo se ha asumido que las supertierras tienen tectónica y que se acumula agua en el manto como en la Tierra.

Pero la cosa no parece propicia para la vida si se aumenta el tamaño de un planeta a dos veces el tamaño de la Tierra.

Según dos estudios independientes presentados recientemente en un congreso, los planteas de un tamaño superior a eso no son planetas rocosos, sino planetas gaseosos más parecidos a Urano o Neptuno que a la Tierra.

La clave está en hallar la densidad de estos mundos. Si se mide una densidad como la Tierra se tiene un planeta rocoso, si es menor entonces será un planeta de tipo gaseoso.

La misión Kepler ha recopilado multitud de candidatos a exoplanetas, pero sólo puede hallar su tamaño y sus parámetros orbitales, no su masa. Para determinar la masa y, de terminar por tanto la densidad, hay que usar el método de velocidad radial.

De manera independiente, los equipos de Geoff Marcy (University of California, Berkeley) y de Yoram Lithwick (Northwestern University) han hecho esto mismo para 42 y 60 exoplanetas respectivamente.

El resultado ha sido el mismo en ambos casos: la frontera entre supertierras y minineptunos está en un tamaño igual a dos diámetros terrestres.

Hasta ahora se creía que era igual a 4 diámetros terrestres el tamaño que tenía que tener un planeta para ser un minineptuno.

Esto significa que tres cuartos de los planetas descubiertos por Kepler caen dentro de la categoría gaseosa, un tipo de planeta que se asume que no es propicio para la vida tal y como la conocemos.

Los minineptunos dominan el inventario de 3000 planetas obtenido por Kepler, un tipo de planeta del que no hay ninguna muestra en nuestro Sistema Solar.

Este resultado concuerda con las teorías de formación planetaria, pues cuanto más masa acumule un planeta más susceptible será de acumular gases ligeros que de otra forma se perderían en el espacio.

Por encima de una masa rocosa con un tamaño de dos veces la Tierra este fenómeno se dará muchos más fácilmente.
Eso no impide que aparezcan excepciones y que no sea tan fácil trazar una frontera.

Así por ejemplo, David Kipping (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts) presentó en ese congreso el caso del planeta KOI-314c, que con una tamaño dos veces el terrestre tiene la misma masa que la Tierra, siendo el planeta más ligero del catálogo Kepler hasta ahora.

Se especula que sea un planeta rocoso con una atmósfera muy extendida, posiblemente debido a la cercanía a su estrella.

Marcy cree que hay muchos planetas con más agua de la deseada que impide la aparición de civilizaciones tecnológicas, pero quizás cambie ahora de idea a raíz del trabajo de Cowan y Abbot.

Por otro lado, el equipo de Kepler ha informado de la confirmación de 41 exoplanetas y la determinación de la masa de 16 gracias al uso de la técnica Doppler de velocidad radial.

Las medidas se hicieron en el observatorio Keck de Hawai. Han conseguido caracterizar algunos como rocosos y otros como gaseosos, pero además algunos otros que parecen ser una mezcla de ambos.

Entre los más interesantes están Kepler-99b y Kepler-406b, con un tamaño un 40% superior al terrestre. Ambos han sido confirmados como de tipo rocoso con una densidad similar a la Tierra.

Pero orbitan tan cerca de sus estrellas que no pueden tener vida.

En resumidas cuentas. Tenemos una de cal y otra de arena. Por un lado un planeta con un tamaño superior a dos veces el de la Tierra puede ser demasiado grande para la vida, pero, por otro lado, las supertierras por debajo de ese límite parecen ser parecidas a nuestro mundo según un modelo.

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Ilustración: NASA/Kepler.
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