Os mundos acuáticos poderían ser tan abundantes como os terrestres

Tras analizar máis de 40 planetas extrasolares, dous astrofísicos españois comprobaron que existe unha gran cantidade deles constituídos por auga

Concepción artística dun planeta acuático. Crédito: Pilar Montañés
Concepción artística dun planeta acuático. Crédito: Pilar Montañés

Na procura de vida na nosa galaxia os planetas con auga líquida figuran entre os candidatos idóneos. Agora, unha pormenorizada análise do radio e a masa dos 43 exoplanetas pequenos coñecidos ao redor das estrelas ananas tipo M, que representan o 80% das da Vía Láctea e son relativamente máis pequenas que o Sol, revela un sorprendente achado: hai máis mundos acuáticos do que se pensaba, con aproximadamente a metade da súa masa constituída por auga, aínda que non na superficie.

O estudo, publicado esta semana en Science, liderárono integramente os investigadores Rafael Luque, da Universidade de Chicago e o Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), e Enric Pallé, do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e a Universidade de La Laguna (ULL).

“O resultado máis importante é que se proba por primeira vez a existencia destes mundos acuáticos, e ver que son case tan abundantes como os planetas terrestres”, explica Luque a SINC.

Os achados de planetas ao redor de ananas M son numerosos, pero trátase de achados indirectos, realizados grazas ao estudo dos seus efectos sobre as súas estrelas: analizando a diminución de brillo que se produce cando o planeta pasa por diante da súa estrela, ou ben estudando o pequeno tirón gravitatorio que o planeta exerce sobre ela ao virar ao seu ao redor.

“Cada unha das dúas formas diferentes de descubrir planetas achégache unha información complementaria. Ao captar a diminución de brillo producida cando un planeta cruza fronte á súa estrela podemos determinar o diámetro do planeta, e ao medir a diminuta atracción gravitacional que un planeta exerce sobre unha estrela podemos calcular a súa masa”, explica Pallé.

Metade roca e metade auga

Combinando o diámetro e a masa pódese medir a composición do planeta, e determinar se se trata, por exemplo, dun xigante gaseoso como Xúpiter ou dun pequeno, denso e rochoso como a Terra. Ao estudar os 43 planetas en conxunto é cando emerxeu unha imaxe sorprendente: a baixa densidade dunha gran porcentaxe destes planetas, o que suxería que son probablemente metade roca e metade auga. Eran demasiado lixeiros en relación co seu tamaño como para estar formados só por roca.

“Descubrimos que é a densidade do planeta e non o radio, como se pensaba anteriormente, o que separa os planetas secos dos húmidos”, subliña Luque. De feito, así titularon o seu artigo.

Con todo, estes exoplanetas están tan preto dos seus soles que calquera auga na superficie existiría nunha fase gasosa supercrítica, o que ampliaría o seu tamaño, o seu radio. Pero iso non é o que se ve nas mostras, o que suxire que a auga non está exposta.

“Comprobamos que esta auga non pode estar en forma de ríos e océanos na súa superficie como se pensaba, senón debaixo dela, quizá mesturada co magma ou atrapada en bolsas”, sinala Luque, “o cal é algo realmente novo e que pode ter implicacións no futuro na cuestión da habitabilidade ou non destes planetas”.

A auga destes mundo acuáticos estaría probablemente incrustada na roca ou en bolsas baixo a superficie

A auga estaría probablemente incrustada na roca ou nesas bolsas baixo a superficie, condicións similares ás da lúa Europa de Xúpiter, pero moi diferentes ao que ocorre no noso planeta.

“A Terra é un planeta seco a pesar de que case toda a auga está na súa superficie, o que lle dá unha aparencia moi húmida. A auga da Terra é só un 0,02% da súa masa total, mentres que nos mundos acuáticos é o 50% da masa do planeta”, apunta Pallé.

Tres tipos de pequenos planetas nas estrelas M

Con este achado, confírmase por primeira vez a existencia desta nova tipoloxía de exoplanetas. “Vimos que todos estes planetas pequenos agrúpanse en tres familias: uns que teñen unha composición moi similar á da Terra, outros nos que a metade da súa masa está constituída por auga (mundos acuáticos ou oceánicos, water worlds en inglés) e unha terceira poboación de minineptunos ou tamén water worlds pero con atmosferas moi extensas de hidróxeno-helio”, detalla Pallé.

A distribución de densidades medias dos planetas contorna a estrelas M, onde os distintos tipos de planetas (rochosos, mundos acuáticos e minineptunos) diferéncianse claramente. / R. Luque (Universidade de Chicago), Pilar Montañés, Gabriel Pérez (IAC) e Chris Smith (NASA Goddard Space Flight Center)

Este resultado contradí a hipótese que prevalecía ata o de agora na cal todos estes pequenos mundos distribuíanse só en planetas cunha atmosfera estendida de hidróxeno-helio ou sen ela (os secos e rochosos).

Migración de mundos acuáticos cara ao interior

En cambio, o estudo suxire que, a diferenza dos planetas rochosos, estes outros mundos ricos en auga formáronse fóra da denominada liña de neve, é dicir, a unha distancia na que a temperatura era o suficientemente baixa como para que os compostos máis lixeiros como a auga se solidificaran e se formaran grans de xeo sólidos, migrando posteriormente cara ao interior.

A auga da Terra é só un 0,02% da súa masa total, mentres que nos mundos acuáticos é o 50% da masa do planeta

ENRIC PALLÉ, investigador do IAC

Este escenario reforza unha das teorías de formación planetaria máis aceptadas, que suxire que os mundos rochosos se forman nas partes internas dos seus sistemas solares, mentres que os mundos acuáticos se forman nas rexións máis externas e despois migran cara ao interior co tempo.

“A distribución de tamaños e densidades de exoplanetas é unha consecuencia directa da súa formación a diferentes distancias da estrela e non da presenza ou non dunha atmosfera”, comenta Pallé.

Unha análise conxunta nova

Da mesma maneira que a observación da poboación de toda unha cidade pode revelar tendencias que son difíciles de ver a nivel individual, o estudo dunha poboación de planetas axudou aos científicos para identificar patróns ata o de agora descoñecidos.

“Debido aos erros en masa e radio das nosas medidas, un destes planetas (que adoitan ter un tamaño entre o da Terra e Neptuno), de forma individual, pode ás veces encaixar en diferentes categorías (terrestre, water worlds, etc.), segundo o modelo. É cando observamos unha poboación de planetas, como facemos aquí, cando se poden resolver os patróns de composición distinta”, explica Luque.

Segundo os autores, os próximos pasos a dar son entender a estrutura interna dos mundos acuáticos, é dicir, onde se almacena a auga, e se estes planetas poden albergar unha pequena atmosfera de vapor de auga supercrítica detectable.

O James Webb pode estudar as atmosferas de planetas situados na zona habitable ao redor de estrelas M

“Só os planetas ao redor de estrelas M na zona habitable son accesibles para a exploración atmosférica polo telescopio espacial James Webb (JWST) e os futuros telescopios extremadamente grandes en terra”, aclara Pallé.

“Tamén é fundamental entender se o noso achado se aplica ás poboacións de pequenos planetas ao redor doutros tipos de estrelas”, destaca Luque, que adianta: “As masas precisas dos planetas pequenos ao redor de estrelas máis grandes son máis difíciles de obter, pero pronto poderían ser proporcionadas por espectrógrafos de última xeración”.

Para este traballo foron imprescindibles os novos descubrimentos de planetas ao redor de estrelas ananas M realizados pola misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, así como as determinacións de masa realizadas polo espectrógrafo CARMENES, instalado no telescopio de 3,5 m de Calar Alto, en Almería (España).

Aínda que os indicios achegados con eles resultan convincentes, o seguinte paso consiste en obter unha proba irrefutable de que estes planetas son sen dúbida mundos acuáticos, o que se espera conseguir con telescopios como o James Webb.


Referencia: Density, not radius, separates rocky and water-rich planets orbiting M dwarf stars (Publicado en Science)

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.