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Detectan vapor de agua en un exoplaneta muy parecido a la Tierra y potencialmente habitable

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Representación artística de K2-18b.
Ilustración: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Por primera vez, los astrónomos han detectado vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta rocoso. Curiosamente, este planeta se encuentra en la llamada zona habitable de su estrella, lo que lo convierte en uno de los lugares más prometedores de la galaxia para buscar signos de vida extraterrestre.

Ubicado a una distancia de 110 años luz, el planeta K2-18b fue descubierto por el Observatorio Espacial Kepler en 2015. Los barridos preliminares del exoplaneta sugirieron que era una súper-Tierra, es decir, un planeta rocoso más grande que la Tierra, y que tenía atmósfera. Estas observaciones, más el hecho de que K2-18b estaba dentro de la zona habitable —el punto exacto de un sistema estelar donde el agua puede permanecer en su forma líquida— hicieron que los astrónomos se decidiesen a averiguar más cosas sobre este exoplaneta.

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Utilizando el telescopio espacial Hubble, un equipo del University College London realizó un estudio espectrográfico de la atmósfera de K2-18b, que acabó detectando rastros de agua. Los detalles de este importante descubrimiento se publicaron ayer en Nature.

“Es la primera vez que detectamos vapor de agua en un planeta que no sea un gigante gaseoso”, proclamó Angaelos Tsiaras, coautor del nuevo estudio. “Es la primera detección de este tipo —de un planeta en órbita dentro de una zona habitable— y es el único planeta terrestre que conocemos fuera de nuestro sistema solar que... tenga agua”, dijo, y añadió: “Es la mejor opción en términos de habitabilidad que hemos conocido hasta ahora”.

Se ha detectado vapor de agua en exoplanetas antes, pero solo en gigantes gaseosos. Existe una pequeña posibilidad de que K2-18b sea un gigante de hielo, similar a Neptuno o Urano, pero lo más probable es que sea una súper-Tierra. Los astrónomos solo pueden ver la atmósfera superior de este exoplaneta, pero tiene el doble de tamaño y ocho veces más masa que la Tierra. Es importante destacar que su densidad es similar a la de Marte, que es tres veces la de un gigante gaseoso tipo. Esto lleva a los científicos a pensar que K2-18b sea de tipo terrestre, con un núcleo sólido y rocoso.

K2-18b orbita alrededor de una tenue enana roja, y el planeta tarda solo 33 días en completar una sola órbita a su estrella. Dada su proximidad, podría parecer que K2-18b no se encuentra dentro de la zona de habitabilidad, pero debido a que las enanas rojas emiten bajos niveles de radiación, sus zonas habitables están mucho más cerca en comparación con sistemas como el nuestro. K2-18b recibe casi tanta radiación como la Tierra, y presenta temperaturas similares a las que experimentamos aquí, señalaron los investigadores.

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Lamentablemente, los exoplanetas que orbitan alrededor de enanas rojas se consideran candidatos pobres para la habitabilidad, debido a que este grupo de estrellas son propensas a la emisión de llamaradas solares tremendamente potentes y frecuentes. Como Tsiaras señaló durante su conferencia de prensa, las condiciones en K2-18b sean probablemente “más hostiles” en comparación con las de la Tierra.

Los investigadores de la UCL han encontrado señas inequívocas de agua, pero no están seguros de la cantidad que hay acumulada en la atmósfera de K2-18b, o si existe agua líquida en su superficie. Utilizando una serie de modelos, los científicos han demostrado que la atmósfera de K2-18b podría contener tan poco como un 0.01% de agua o hasta un 50%.

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Obviamente es una gran diferencia.

La razón de este rango inusualmente amplio, explicó la coautora del estudio, Giovanna Tinetti, es que el Hubble solo pudo detectar la señal espectrográfica del agua, y que “no es fácil cuantificar la cantidad de agua en comparación con la de otras moléculas”. Pero la señal de agua es “muy fuerte “, dijo Tinetti, “independientemente de la cantidad”. La investigación futura se centrará en reducir esta gran variación, dijo.

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Una característica interesante de las súper-Tierras es que probable la mayoría de ellas sean mundos acuáticos: planetas terrestres cubiertos completamente por un profundo océano. Cuando Gizmodo le preguntó a Tinetti sobre esta opción, ella respondió que era una “buena posibilidad”, dados los resultados de los modelos, pero con los datos actuales no se puede confirmar ni descartar este escenario.

Li Zeng, un científico planetario de la Universidad de Harvard que no participó en el nuevo estudio, dijo que los resultados no fueron una “sorpresa”, ya que cree que muchos exoplanetas de tamaño similar a K2-18b tengan agua. La nueva investigación, dijo, es consistente con su propio trabajo. A principios de este año, Li y sus colegas presentaron pruebas que muestran como las súper-Tierras probablemente tengan océanos con cientos, e incluso miles, de kilómetros de profundidad.

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Además del agua, el Hubble también detectó rastros de hidrógeno, algo que intrigó a Tom Louden, físico de la Universidad de Warwick y experto en atmósferas exoplanetarias. Louden dijo que los resultados del nuevo paper “son ciertamente emocionantes” y “bastante significativos para determinar la historia evolutiva de las atmósferas de los exoplanetas”. Sin embargo, estos nuevos hallazgos podrían no apoyar la idea de que el planeta sea óptimo para albergar vida, dijo Louden.

“Los resultados sugieren que el planeta K2-18b ha conservado parte de o quizás toda— suatmósfera primaria’ de hidrógeno y helio que el planeta juntó durante su formación”, dijo Louden. “Esto indica que la radiación de la estrella no ha sido demasiado fuerte o eficiente a la hora de eliminar su atmósfera, lo que podría ser una buena noticia para los muchos planetas similares a la Tierra que esperamos que existan alrededor de estrellas de este tipo, ya que podría significar que sus atmósferas pueden permanecer estables”.

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Al mismo tiempo, esta noticia es potencialmente mala para la habitabilidad. Si “la mayoría de los planetas nacen con una gran atmósfera de hidrógeno y helio de la que no pueden deshacerse, podría dificultar el desarrollo de una forma de vida compleja”, dijo.

Durante la conferencia de prensa del paper, Ingo Waldmann discutió cómo la presencia de gases primordiales en K2-18b podría afectar la capacidad del planeta para fomentar vida.

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“Las atmósferas de hidrógeno pueden ser habitables”, comentó, y dijo que no hay razón para sugerir que este no sea el caso basado en los modelos teóricos. Señaló que nuestros prejuicios sobre la habitabilidad están actualmente muy “centrados sobre la Tierra”, lo cual es razonable dado que la Tierra es el único planeta habitable que conocemos. En consecuencia, Waldmann dijo que las futuras investigaciones deberían averiguar más sobre la habitabilidad en atmósferas ricas en hidrógeno.

Claramente, la capacidad del planeta para albergar vida es una mezcla de cosas buenas y malas. Al igual que la Tierra, tiene un clima templado, un núcleo rocoso y agua. Pero la parte negativa es que K2-18b está en órbita alrededor de una enana roja potencialmente hostil y su atmósfera está llena de gases primordiales, sin mencionar su gran tamaño y masa en comparación con la Tierra, una variable que desconocemos cómo puede afectar a su habitabilidad.

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Este exoplaneta es un tema fantástico y tentador para futuras investigaciones, pero una cosa ha quedado clara: la búsqueda de un planeta similar a la Tierra sigue adelante.

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