¿Hay vida en las súper-Tierras? La respuesta podría estar en sus núcleos.

La impresión de este artista muestra el planeta K2-18b, su estrella anfitriona y un planeta acompañante en este sistema. K2-18b es ahora el único exoplaneta súper-Tierra conocido por albergar tanto agua como temperaturas que podrían soportar la vida. Los investigadores de UCL utilizaron datos de archivo de 2016 y 2017 capturados por la NASA / ESA. Los resultados revelaron la firma molecular del vapor de agua en la atmósfera del planeta. La habitabilidad de una súper Tierra podría estar relacionada con el hecho de que tenga un campo magnético. 
Crédito de la imagen: ESA / Hubble, M. Kornmesser, con licencia CC BY 4.0. 
Impresión artística de la súper Tierra K2-18 b.

Los planetas rocosos más grandes que los nuestros, los llamados súper-Tierras, son sorprendentemente abundantes en nuestra galaxia y se erigen como los planetas más probables para ser habitables. Tener una mejor idea de sus estructuras interiores ayudará a predecir si los diferentes planetas pueden generar campos magnéticos, que se cree que son propicios para que la vida sobreviva.

Científicos europeos descubrieron el agua atmosférica en un planeta a 124 años luz de nosotros. Es posible que se formen nubes e incluso llueva en este mundo lejano, denominado K2-18 b. El planeta se encuentra dentro de lo que los astrónomos llaman la zona habitable, con una temperatura que podría permitir que la vida prospere allí.

El planeta rocoso tiene ocho veces la masa de la Tierra y se conoce como una súper Tierra. Este es el nombre dado a los planetas entre el tamaño de la Tierra y el de Neptuno. “Las súper-Tierras son en realidad el tipo de planeta más común en nuestra galaxia”, dijo el Dr. Ingo Waldmann, explorador de planetas extrasolares en el University College de Londres, Reino Unido, uno de los científicos  que informó sobre la existencia del mundo acuático K2-18 b . Las Súper Tierras también son posibles residencias de vida extraterrestre. 

El primer planeta en órbita alrededor de una estrella activa más allá de nuestro propio Sistema Solar fue descubierto en 1995. Desde entonces, el telescopio espacial Kepler ha aumentado la tasa de descubrimiento, con 4.000 exoplanetas de este tipo ahora conocidos. Inicialmente, los grandes gigantes gaseosos cerca de sus estrellas, ‘Júpiter calientes’, parecían los más comunes, pero a medida que se acumulaban más y más súper-Tierras, los científicos quedaron desconcertados por su abundancia. 

‘Los primeros sistemas de exoplanetas encontrados fueron simples, con un Júpiter caliente girando alrededor de una estrella. Realmente no esperábamos nada como las súper-Tierras, pero luego comenzaron a aparecer ‘, dijo el Dr. Waldmann. “Sabemos tan bien como nada sobre las súper-Tierras en este momento, porque no existen en nuestro propio Sistema Solar”.

Antes del telescopio espacial Kepler de la NASA, se pensaba que la mayoría de los exoplanetas eran gigantes gaseosos y Júpiter calientes. Después de la misión de nueve años, la mayoría de los exoplanetas ahora conocidos son en realidad planetas rocosos con un tamaño que va desde el de la Tierra hasta el de Neptuno. 
Crédito de la imagen – NASA / Ames Research Center / Natalie Batalha / Wendy Stenzel.

Diverso

La mayoría de estos planetas misteriosos se descubren cuando transitan frente a pequeñas estrellas y hacen que la luz de las estrellas se atenúe. A partir de esto, los investigadores pueden calcular la masa y el radio del planeta y la evidencia sugiere que estos mundos son increíblemente diversos en su composición.

“Las Súper Tierras pueden ser todo tipo de cosas realmente”, dijo el Dr. Waldmann. Da el ejemplo de 55 Cancri e, un planeta con un océano de lava a temperaturas suficientemente altas como para fundir hierro, y Gliese 1214 b, que es un planeta oceánico potencial que consiste principalmente en agua. Los científicos deducen qué moléculas están en la atmósfera de un planeta al estudiar la luz de las estrellas a medida que pasan.

Saber lo que sucede dentro de estos planetas distantes es mucho más difícil. “Podemos mirar la superficie de la estrella para obtener pistas sobre la química y la composición de un planeta, lo que nos da pistas sobre cuánto hierro o silicio puede haber en un planeta”, dijo el Dr. Razvan Caracas, mineralogista planetario en École Normale. Supérieure de Lyon en Francia. 

Esto es importante porque dependiendo de si hay un núcleo sólido, tal vez hecho de níquel o níquel y hierro, y un núcleo externo de metal líquido, un planeta podría o no tener un campo magnético. El campo magnético de la Tierra mantiene la mayor parte de la radiación solar lejos de nosotros al desviar una corriente de partículas cargadas para que no lleguen a la superficie de nuestro planeta. Los investigadores creen que este tipo de protección sería necesaria para que la vida emergiera en otros lugares.

El Dr. Caracas supervisó un proyecto llamado ABISSE que ejecutó simulaciones por computadora de varias mezclas de hierro y níquel a presiones extremadamente altas para ver cómo se comportaban. Estos son los metales que probablemente se encuentran en el núcleo de las súper-Tierras, pero no está claro si el hierro y el níquel se mezclarían, se separarían en diferentes capas o se volverían líquidos a las intensas presiones dentro de los grandes planetas.

“Dos núcleos podrían comportarse de manera diferente, y uno podría tener un campo magnético y el otro no”.

Dr. Razvan Caracas, École Normale Supérieure de Lyon, Francia

Al comprender el tipo de estructura central que podría surgir de las proporciones de níquel y hierro, los científicos esperan comprender lo que podría estar sucediendo dentro de las súper-Tierras en función de lo que descubramos sobre su composición química.

Proteccion

“Dos núcleos podrían comportarse de manera diferente, y uno podría tener un campo magnético y el otro no”, explicó el Dr. Caracas. “Un campo magnético más fuerte le brinda una mejor protección en la superficie contra los rayos del Sol, y eso significa que puede crear moléculas orgánicas que son más complejas”.

El Dr. Guillaume Fiquet, Físico Experimental del CNRS y la Universidad de la Sorbona en París, Francia, también está tratando de comprender los interiores de la súper Tierras a través de un proyecto llamado PLANETDIVE. “Cuando las personas hablan sobre la habitabilidad de los planetas, esto a menudo está relacionado con la presencia de un campo magnético, que en sí mismo está relacionado con tener algún tipo de núcleo metálico o al menos material conductor (en movimiento vigoroso)”, dijo.

Está investigando cómo se comportan materiales como el hierro bajo presiones dentro de las súper-Tierras, que podrían ser de hasta 1 terapascal, tres veces la presión dentro de la Tierra. Esto aplasta los átomos y puede cambiar las propiedades de los materiales, lo que significa que nuestro conocimiento sobre cómo se comportan en la Tierra puede no aplicarse a los exoplanetas.

“Los exoplanetas pueden ser planetas más grandes que la Tierra, lo que significa que las presiones y temperaturas podrían ser mucho mayores”, dijo el Dr. Fiquet, “eso nos obliga a tratar de desarrollar las herramientas para acceder a estados especiales de la materia que aún no conocemos”.

El Dr. Fiquet arroja luz sobre este misterio al recrear las altas temperaturas y las presiones extremas que pueden estar en el corazón de estos planetas exóticos. Lo hace en escalas cada vez más pequeñas, disparando láseres potentes a pequeñas especificaciones de metal o apretándolos entre yunques microscópicos de diamante.

Esta configuración experimental lo ha ayudado a dibujar curvas de fusión para elementos como el hierro que probablemente residen en el núcleo de las súper-Tierras bajo una presión intensa. Estos se pueden usar para refinar las propiedades materiales que los científicos usan para inferir lo que sucede en el interior de las súper-Tierras y, en última instancia, saber más sobre su composición química a granel, dice el Dr. Fiquet.

Mientras tanto, el Dr. Waldmann lidera la investigación para ayudar a los astrónomos a lidiar con los datos de la súper Tierra de futuros descubrimientos de exoplanetas utilizando inteligencia artificial (IA).  Necesitamos IA, dijo el Dr. Waldmann, “porque todos estos datos son extremadamente difíciles de analizar y nos estiraremos al límite de lo que es posible hacer a mano”.

Las Súper Tierras son las mejores candidatas para la existencia de vida extraterrestre. Su IA, desarrollada a través del proyecto ExoAI , ayudará a los astrónomos a interpretar observaciones de productos químicos en la atmósfera de un exoplaneta, por ejemplo, y les dirá si una súper-Tierra es interesante para su posterior estudio o no.

«Ese es el santo grial», añadió el Dr. Waldmann. ‘Encontrar firmas químicas en la atmósfera de una súper Tierra debido a la vida. Esperemos que lo hagamos en los próximos años o décadas.

La investigación en este artículo fue financiada por la UE.

Fuente: Horizon Magazine.

Artículo original: “Is there life on super-Earths? The answer could lie in their cores“. Anthony King. Nov. 12, 2019. 

Material relacionado:

Un artículo que contiene una recopilación completa de los resultados de la Misión Kepler y que además en el apartado «Material relacionado» contiene una selección de recursos sobre los logros de la misión es:

Sobre las Super Tierras:

Algunos ejemplos de Super Tierras:

Descubrimiento de agua atmosférica en Kepler K2-18 b:

Otra super Tierra con vapor de agua en su atmósfera:

Dirigidos a comprender la relación entre la estructura de un planeta y su composición química, en cuanto a la posibilidad de la existencia y mantenimiento en el tiempo de  procesos tales como la Tectónica de Placas y la  generación  de un campo magnético global, procesos directamente relacionados a la habitabilidad de un planeta , tratando el tema de la Física de las altas presiones en el interior profundo de un planeta, están los siguientes artículos, que también contienen una selección de recursos sobre el tema:

El siguiente artículo se enfoca en cómo los gigantes de gas de período largo, o análogos de Júpiter, interrumpen la formación de planetas cerca de la estrella anfitriona. En particular, se estudian ​​en los sistemas exoplanetarios que contienen análogos de Júpiter y Súper-Tierras, o planetas con masas más grandes que las de la Tierra, pero significativamente menores que las de Urano o Neptuno:

De todos los tipos de planetas que encontramos alrededor de otras estrellas, los Júpiter calientes y los mini-Neptunos y los que se llaman dudosamente “similares a la Tierra”, las Super-Tierras que orbitan cerca de sus estrellas se encuentran entre las más abundantes. Si bien los planetas tan cercanos a sus estrellas son malos candidatos para la habitabilidad, son importantes para comprender la posibilidad de existencia de otros planetas habitables en estos sistemas aparentemente comunes:

Las súper-Tierras podrían formarse cerca de sus estrellas … pero ¿qué pasa con sus atmósferas? :

Sobre la relación entre la masa del núcleo de un planeta rocoso y la posibilidad de adquirir una atmósfera favorable para la vida, en planetas ubicados en la zona habitable de estrellas clase G.

Un equipo de investigadores publicó los resultados de su modelado de núcleos planetarios, observando la tasa de captura y extracción de hidrógeno del disco protoplanetario para núcleos entre 0.1 y 5 veces la masa de la Tierra que se encuentran en la zona habitable de una estrella de clase G. Los núcleos inevitablemente atraen hidrógeno del disco protoplanetario circundante, aunque parte de él (hidrogeno) será eliminado por la luz ultravioleta de la joven estrella caliente que orbitan. La pregunta es, ¿se puede perder una cantidad suficiente de esta envoltura de hidrógeno primordial para permitir la formación de una atmósfera secundaria más benigna. Los resultados del estudio y en particular para el caso de las Super Tierras, se encuentran comentados en:

Un planeta seco y uno con una atmósfera espesa muy juntos parecen ser muy raros. ¿Qué tal romper uno con un gran impactador? :

Videos de Conferencias y Charlas públicas sobre exoplanetas:

Curiosidades:

Muchos extraterrestres podrían tener dificultades para convertirse en una especie espacial.

Michael Hippke, afiliado del Observatorio Sonnenberg de Alemania, explica el problema en un nuevo artículo . Es porque la mayoría de los exoplanetas que creemos que serían adecuados para el surgimiento de seres inteligentes son más grandes que la Tierra. Son “Súper-Tierras”, con diámetros que son típicamente 1.2 a 2 veces mayores que los de nuestro propio mundo. Tales planetas s on un 50 por ciento más comunes que los mundos del tamaño de la Tierra , al menos entre los exoplanetas que hemos encontrado hasta ahora.

¿Qué tiene esto que ver con los programas espaciales de los alienígenas?  Como señala Hippke, los extraterrestres que intentasen usar cohetes químicos como los nuestros, tendrían dificultades para lanzar algo al espacio desde tales mundos, simplemente porque la gravedad allí es más fuerte. El siguiente artículo lo presenta:

Could space aliens on hefty super-Earths be trapped by their own gravity? Seth Shostak. March, May 6, 2018.

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