Con todos estos nuevos planetas encontrados en la zona habitable, tal vez sea hora de ajustar la zona habitable

En las últimas décadas, miles de planetas extrasolares han sido descubiertos dentro de nuestra galaxia. A partir de 28 de julio de 2018 , se ha confirmado un total de 3.374 planetas extrasolares en 2.814 sistemas planetarios. Si bien la mayoría de estos planetas han sido gigantes gaseosos, un número creciente han sido de naturaleza terrestre (es decir, rocosas) y se encontró que orbitan dentro de las respectivas estrellas. habitable zones (HZ).

Sin embargo, como muestra el caso del Sistema Solar, los HZ no necesariamente significan que un planeta puede albergar vida. Aunque Venus y Marte se encuentran en el borde interior y exterior del HZ del Sol (respectivamente), ninguno es capaz de albergar vida en su superficie. Y con el descubrimiento de planetas potencialmente habitables todo el tiempo, un nuevo estudio sugiere que podría ser el momento de perfeccionar nuestra definición de zonas habitables.

El estudio, titulado ' Una zona habitable más completa para encontrar vida en otros planetas. “, Apareció recientemente en línea. El estudio fue realizado por el Dr. Ramses M. Ramirez, científico investigador de la Instituto de Ciencias de la Tierra y la Vida en el Instituto de Tecnología de Tokio . Durante años, el Dr. Ramírez ha estado involucrado en el estudio de mundos potencialmente habitables y construyó modelos climáticos para evaluar los procesos que hacen que los planetas sean habitables.

Un diagrama que muestra los límites de la Zona Habitable (HZ) y cómo los límites se ven afectados por el tipo de estrella. Crédito: Wikipedia Commons / Chester Harman

Como indicó el Dr. Ramírez en su estudio, la definición más genérica de una zona habitable es la región circular alrededor de una estrella donde las temperaturas de la superficie de un cuerpo en órbita serían suficientes para mantener el agua en estado líquido. Sin embargo, esto por sí solo no significa que un planeta sea habitable, y se deben tener en cuenta consideraciones adicionales para determinar si la vida realmente podría existir allí. Como dijo el Dr. Ramírez a Universe Today por correo electrónico:

“La encarnación más popular del HZ es el HZ clásico. Esta definición clásica asume que los gases de efecto invernadero más importantes en planetas potencialmente habitables son el dióxido de carbono y el vapor de agua. También asume que la habitabilidad en tales planetas es sostenida por el ciclo de carbonato-silicato, como es el caso de la Tierra. En nuestro planeta, el ciclo de carbonato-silicato está impulsado por la tectónica de placas.

“El ciclo de carbonato-silicato regula la transferencia de dióxido de carbono entre la atmósfera, la superficie y el interior de la Tierra. Actúa como un termostato planetario durante períodos prolongados y garantiza que no haya demasiado CO2 en la atmósfera (el planeta se calienta demasiado) o muy poco (el planeta se enfría demasiado). El HZ clásico también asume (típicamente) que los planetas habitables poseen inventarios totales de agua (por ejemplo, agua total en los océanos y mares) similar en tamaño al de la Tierra '.

Esto es lo que se puede denominar el enfoque de “fruta madura”, en el que los científicos han buscado signos de habitabilidad basándose en lo que los seres humanos conocemos más. Dado que el único ejemplo que tenemos de habitabilidad es el planeta Tierra, los estudios de exoplanetas se han centrado en encontrar planetas que sean 'similares a la Tierra' en composición (es decir, rocosos), órbita y tamaño.

Diagrama que muestra la zona habitable de GJ 625 en comparación con la del Sol. Crédito: IAC

Sin embargo, en los últimos años esta definición ha sido cuestionada por estudios más recientes. A medida que la investigación de exoplanetas se ha alejado de la mera detección y confirmación de la existencia de cuerpos alrededor de otras estrellas y ha pasado a la caracterización, han surgido nuevas formulaciones de HZ que han intentado capturar la diversidad de mundos potencialmente habitables.

Como explicó el Dr. Ramírez, estas formulaciones más nuevas han complementado las nociones tradicionales de HZ al considerar que los planetas habitables pueden tener diferentes composiciones atmosféricas:

“Por ejemplo, consideran la influencia de gases de efecto invernadero adicionales, como CH4 y H2, los cuales se han considerado importantes para las condiciones tempranas tanto en la Tierra como en Marte. La adición de estos gases hace que la zona habitable sea más amplia de lo que predeciría la definición clásica de HZ. Esto es genial, porque los planetas que se cree que están fuera del HZ, como TRAPPIST-1h, ahora pueden estar dentro de él. También se ha argumentado que los planetas con atmósferas densas de CO2-CH4 cerca del borde exterior del HZ de estrellas más calientes pueden estar habitados porque es difícil mantener tales atmósferas sin la presencia de vida ”.

Uno de estos estudios fue realizado por el Dr. Ramírez y Lisa Kaltenegger, profesora asociada de la Instituto Carl Sagan de la Universidad de Cornell . Según un documento que produjeron en 2017 , que apareció en elCartas de revistas astrofísicas,Los cazadores de exoplanetas podrían encontrar planetas que algún día serían habitables en función de la presencia de Actividad volcánica - que sería discernible por la presencia de gas hidrógeno (H₂) en sus atmósferas.

Temperatura estelar versus distancia desde la estrella en comparación con la Tierra para la zona habitable clásica (sombreada en azul) y la extensión de la zona habitable volcánica (sombreada en rojo). Crédito: R. Ramirez, Instituto Carl Sagan, Cornell

Esta teoría es una extensión natural de la búsqueda de condiciones 'similares a la Tierra', que considera que la atmósfera de la Tierra no siempre fue como es hoy. Básicamente, los científicos planetarios teorizan que hace miles de millones de años, la atmósfera primitiva de la Tierra tenía un suministro abundante de gas hidrógeno (H₂) debido a la desgasificación volcánica y la interacción entre las moléculas de hidrógeno y nitrógeno en esta atmósfera es lo que mantuvo a la Tierra caliente el tiempo suficiente para que se desarrollara la vida.

En el caso de la Tierra, este hidrógeno finalmente escapó al espacio, que se cree que es el caso de todos los planetas terrestres. Sin embargo, en un planeta donde hay niveles suficientes de actividad volcánica, se podría mantener la presencia de gas hidrógeno en la atmósfera, lo que permitiría un efecto invernadero que mantendría cálidas sus superficies. En este sentido, la presencia de gas hidrógeno en la atmósfera de un planeta podría extender el HZ de una estrella.

Según Ramírez, también existe el factor tiempo, que normalmente no se tiene en cuenta al evaluar los HZ. En resumen, las estrellas evolucionan con el tiempo y emiten distintos niveles de radiación según su edad. Esto tiene el efecto de alterar dónde llega el HZ de una estrella, que puede no abarcar un planeta que se está estudiando actualmente. Como explicó Ramírez:

“Se ha demostrado que las enanas M (estrellas realmente frías) son tan brillantes y calientes cuando se forman por primera vez que pueden desecar cualquier planeta joven que luego se determine que está en el HZ clásico. Esto subraya el hecho de que el hecho de que un planeta se encuentre actualmente en la zona habitable no significa que sea realmente habitable (y mucho menos habitado). Deberíamos poder estar atentos a estos casos.

Finalmente, está la cuestión de qué tipos de sistemas estelares han estado observando los astrónomos en la búsqueda de exoplanetas. Mientras que muchas encuestas han examinado la estrella enana amarilla de tipo G (que es lo que es nuestro Sol), mucha investigación se ha centrado en Estrellas tipo M (enana roja) últimamente debido a su longevidad y al hecho de que creían que eran los más lugar probable para encontrar planetas rocosos que orbitan dentro de los HZ de sus estrellas.

'Mientras que la mayoría de los estudios anteriores se han centrado en sistemas de una sola estrella, trabajo reciente sugiere que los planetas habitables pueden encontrarse en sistemas estelares binarios o incluso en sistemas gigantes rojos o enanos blancos, los planetas potencialmente habitables también pueden tomar la forma de mundos desérticos o incluso mundos oceánicos que son mucho más húmedos que la Tierra ”, dice Ramírez. 'Tales formulaciones no solo expanden en gran medida el espacio de parámetros de los planetas potencialmente habitables para buscar, sino que nos permiten filtrar los mundos que tienen más (y menos) probabilidades de albergar vida'.

Al final, este estudio muestra que el HZ clásico no es la única herramienta que se puede utilizar para evaluar la posibilidad de vida extraterrestre. Como tal, Ramírez recomienda que en el futuro, los astrónomos y los cazadores de exoplanetas complementen el HZ clásico con las consideraciones adicionales planteadas por estas nuevas formulaciones. Al hacerlo, es posible que puedan maximizar sus posibilidades de encontrar la vida algún día.

'Recomiendo que los científicos presten especial atención a las primeras etapas de los sistemas planetarios porque eso ayuda a determinar la probabilidad de que un planeta que se encuentra actualmente en la zona habitable actual realmente valga la pena seguir estudiando para obtener más evidencia de vida', dijo. “También recomiendo que las diversas definiciones de HZ se utilicen en conjunto para que podamos determinar mejor qué planetas tienen más probabilidades de albergar vida. De esa manera podemos clasificar estos planetas y determinar en cuáles gastar la mayor parte del tiempo y la energía de nuestro telescopio. En el camino, también estaríamos probando cuán válido es el concepto HZ, incluida la determinación de cuán universal es el ciclo de carbonato-silicato en una escala cósmica '.

Otras lecturas: arXiv