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| Los planetas de baja masa con una atmósfera primordial de hidrógeno y helio podrían tener las temperaturas y presiones que permiten el agua en fase líquida. La presencia de agua líquida es favorable para la vida, por lo que estos planetas podrían albergar hábitats exóticos durante miles de millones de años. (CC BY-NC-SA 4.0) - Thibaut Roger - Universität Bern - Universität Zürich |
Como sabemos, la aparición de la vida requiere tres elementos básicos: una fuente de energía, acceso a la nutrición y la presencia de agua líquida.
Aparte de estos requisitos, se desconoce hasta qué punto las condiciones de otros planetas deben parecerse a las de la Tierra para ser habitables. Pero, ¿qué pasaría si en lugar de buscar planetas parecidos a la Tierra, buscáramos planetas diferentes y que pudieran albergar vida exótica?
Existe la posibilidad de que un ingrediente clave para la vida, el agua líquida, pueda existir en planetas que no se parezcan al entorno de la Tierra.
Ahora, investigadores de la Universidad de Berna, la Universidad de Zúrich y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS informan en un nuevo estudio que el agua líquida también podría existir durante miles de millones de años en planetas muy diferentes a la Tierra. Esta idea cuestiona la opinión predominante de buscar planetas similares a la Tierra para su habitabilidad.
"Una de las razones por las que el agua puede ser líquida en la Tierra es su atmósfera", explica el coautor del estudio, Ravit Helled, profesor de Astrofísica Teórica de la Universidad de Zúrich y miembro del NCCR PlanetS. "Con su efecto invernadero natural, atrapa la cantidad justa de calor para crear las condiciones adecuadas para los océanos, los ríos y la lluvia", dice el investigador.
En la actualidad, la mayor parte de la biomasa de la Tierra se concentra en su superficie. En su mayor parte, por organismos fotosintéticos complejos como las plantas terrestres. Durante la mayor parte de su historia geológica, esta biomasa estaba presente sobre todo en las subsuperficies, como el océano.
La vida se ha adaptado a muchos otros entornos relativamente extremos, como las profundidades del océano a presiones de kbar, aunque se desconoce cuántos de estos organismos viven independientemente de la vida en la superficie.
En la búsqueda de vida en planetas extraterrestres, hay que tener en cuenta que la vida podría manifestarse y prosperar en condiciones que se considerarían extremas en la Tierra a partir de los organismos que ya se han encontrado en ella.
Cuando el planeta se formó por primera vez a partir de gas y polvo cósmicos, recogió una atmósfera compuesta principalmente por hidrógeno y helio. Esta atmósfera se denomina atmósfera primordial.
La atmósfera primordial, dominada por el hidrógeno y el helio, no tendría suficientes gases de efecto invernadero que son importantes en la Tierra, como el CO2 o el metano. Sin embargo, si la atmósfera es lo suficientemente masiva, el H2 actuará como gas de efecto invernadero. A presiones suficientes, las moléculas de H2 sufren suficientes colisiones para crear un momento dipolar, lo que hace que absorban la radiación infrarroja procedente del planeta; esto se conoce como "absorción inducida por colisión". Podría elevar la temperatura de la superficie lo suficiente como para permitir la existencia de un océano de agua líquida.
Con el paso del tiempo, la Tierra perdió su atmósfera primordial.
Los planetas masivos pueden acumular atmósferas primordiales mucho más grandes, que pueden mantener indefinidamente en algunos casos. "Estas atmósferas primordiales masivas también pueden inducir un efecto invernadero, muy parecido al de la atmósfera de la Tierra en la actualidad. Por tanto, queríamos averiguar si estas atmósferas pueden contribuir a crear las condiciones necesarias para el agua líquida", afirma Helled.
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| Los planetas con una atmósfera primordial de hidrógeno-helio presentan una amplia gama de condiciones que permiten el agua líquida. (CC BY-NC-SA 4.0) - Thibaut Roger - Universität Bern - Universität Zürich. |
El equipo de investigación modelizó minuciosamente numerosos planetas y simuló su desarrollo a lo largo de miles de millones de años.
Tuvieron en cuenta las propiedades de las atmósferas de los planetas y la intensidad de la radiación de sus respectivas estrellas, así como el calor interno de los planetas que irradia hacia el exterior. Este calor geotérmico sólo desempeña un papel menor en las condiciones de la superficie de la Tierra, pero podría contribuir de forma más significativa en los planetas con atmósferas primordiales masivas.
"Lo que descubrimos es que, en muchos casos, las atmósferas primordiales se perdieron debido a la intensa radiación de las estrellas, especialmente en los planetas que están cerca de su estrella. Pero en los casos en que las atmósferas permanecen, pueden darse las condiciones adecuadas para el agua líquida", informa Marit Mol Lous, estudiante de doctorado y autora principal del estudio.
Según la investigadora de la Universidad de Berna y la Universidad de Zúrich, "en los casos en los que llega suficiente calor geotérmico a la superficie, ni siquiera es necesaria la radiación de una estrella como el Sol para que se den las condiciones en la superficie que permitan la existencia de agua líquida".
"Quizás lo más importante es que nuestros resultados muestran que estas condiciones pueden persistir durante periodos de tiempo muy largos: hasta decenas de miles de millones de años", señala el investigador, que también es miembro del NCCR PlanetS.
"Para muchos, esto puede ser una sorpresa. Los astrónomos suelen esperar que el agua líquida se produzca en regiones alrededor de las estrellas que reciben la cantidad justa de radiación: ni demasiada, para que el agua no se evapore, ni demasiado poca, para que no se congele toda", explica el coautor del estudio Christoph Mordasini, profesor de Astrofísica Teórica de la Universidad de Berna y miembro del NCCR PlanetS.
"Dado que la disponibilidad de agua líquida es un probable prerrequisito para la vida, y la vida probablemente tardó muchos millones de años en surgir en la Tierra, esto podría ampliar enormemente el horizonte de la búsqueda de formas de vida extraterrestre. Basándonos en nuestros resultados, podría incluso surgir en los llamados planetas de flotación libre que no orbitan alrededor de una estrella", afirma Mordasini.
Fuentes, créditos y referencias:
Marit Mol Lous, Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H–He atmospheres, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8. www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8