Un estudio de la NASA amplía la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar al indicar que 17 exoplanetas (mundos fuera de nuestro sistema solar) podrían tener océanos de agua líquida, un ingrediente esencial para la vida, debajo de conchas heladas. El agua de estos océanos podría ocasionalmente entrar en erupción a través de la corteza de hielo en forma de géiseres. El equipo científico calculó la cantidad de actividad de géiseres en estos exoplanetas, la primera vez que se hacen estas estimaciones. Identificaron dos exoplanetas lo suficientemente cerca como para que se pudieran observar signos de estas erupciones con telescopios.
La búsqueda de vida en otras partes del Universo generalmente se centra en exoplanetas que se encuentran en la "zona habitable" de una estrella, una distancia donde las temperaturas permiten que el agua líquida persista en sus superficies. Sin embargo, es posible que un exoplaneta demasiado distante y frío todavía tenga un océano debajo de una corteza de hielo si tiene suficiente calentamiento interno. Tal es el caso de nuestro sistema solar, donde Europa, una luna de Júpiter, y Encélado, una luna de Saturno, tienen océanos subterráneos porque son calentados por las mareas de la atracción gravitacional del planeta anfitrión y las lunas vecinas.
Estos océanos subterráneos podrían albergar vida si tienen otras necesidades, como un suministro de energía, así como elementos y compuestos utilizados en moléculas biológicas. En la Tierra, ecosistemas enteros prosperan en completa oscuridad en el fondo de los océanos cerca de los respiraderos hidrotermales, que proporcionan energía y nutrientes.
"Nuestros análisis predicen que estos 17 mundos pueden tener superficies cubiertas de hielo, pero reciben suficiente calentamiento interno por la desintegración de elementos radiactivos y fuerzas de marea de sus estrellas anfitrionas para mantener los océanos internos", dijo la doctora Lynnae Quick del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Gracias a la cantidad de calentamiento interno que experimentan, todos los planetas de nuestro estudio también podrían exhibir erupciones criovolcánicas en forma de plumas similares a géiseres". Quick es el autor principal de un artículo sobre la investigación publicado el 4 de octubre en el Astrophysical Journal.
El equipo consideró las condiciones en 17 exoplanetas confirmados que son aproximadamente del tamaño de la Tierra pero menos densos, lo que sugiere que podrían tener cantidades sustanciales de hielo y agua en lugar de rocas más densas. Aunque las composiciones exactas de los planetas siguen siendo desconocidas, las estimaciones iniciales de sus temperaturas superficiales de estudios anteriores indican que son mucho más fríos que la Tierra, lo que sugiere que sus superficies podrían estar cubiertas de hielo.
El estudio mejoró las estimaciones de la temperatura de la superficie de cada exoplaneta mediante el recálculo utilizando el brillo de la superficie conocido y otras propiedades de Europa y Encélado como modelos. El equipo también estimó el calentamiento interno total en estos exoplanetas utilizando la forma de la órbita de cada exoplaneta para obtener el calor generado por las mareas y agregarlo al calor esperado de la actividad radiactiva. Las estimaciones de la temperatura de la superficie y el calentamiento total dieron el espesor de la capa de hielo para cada exoplaneta, ya que los océanos se enfrían y se congelan en la superficie mientras se calientan desde el interior. Finalmente, compararon estas cifras con las de Europa y utilizaron los niveles estimados de actividad de géiseres en Europa como una línea de base conservadora para estimar la actividad de géiseres en los exoplanetas.
Predicen que las temperaturas de la superficie son más frías que las estimaciones anteriores en hasta 60 grados Fahrenheit (16 grados Celsius). El espesor estimado de la capa de hielo osciló entre unos 190 pies (58 metros) para Proxima Centauri b y una milla (1,6 kilómetros) para LHS 1140 b y 24 millas (38,6 kilómetros) para MOA 2007 BLG 192Lb, en comparación con el promedio estimado de Europa de 18 millas (casi 29 kilómetros). La actividad estimada del géiser pasó de solo 17,6 libras por segundo (unos 8 kilogramos/segundo) para Kepler 441b a 639.640 libras/segundo (290.000 kilogramos/segundo) para LHS 1140 b y 13,2 millones de libras/segundo (seis millones de kilogramos/segundo) para Proxima Centauri b, en comparación con Europa a 4.400 libras/segundo (2.000 kilogramos/segundo).
"Dado que nuestros modelos predicen que los océanos podrían encontrarse relativamente cerca de las superficies de Próxima Centauri b y LHS 1140 b, y su tasa de actividad de géiseres podría exceder la de Europa en cientos o miles de veces, es más probable que los telescopios detecten actividad geológica en estos planetas", dijo Quick, quien presentó esta investigación el 12 de diciembre en la reunión de la Unión Geofísica Americana en San Francisco. California.
Esta actividad se pudo ver cuando el exoplaneta pasa frente a su estrella. Ciertos colores de la luz de las estrellas podrían ser atenuados o bloqueados por el vapor de agua de los géiseres. "Las detecciones esporádicas de vapor de agua en las que la cantidad de vapor de agua detectada varía con el tiempo, sugerirían la presencia de erupciones criovolcánicas", dijo Quick. El agua podría contener otros elementos y compuestos que podrían revelar si puede sustentar la vida. Dado que los elementos y compuestos absorben la luz en colores específicos "característicos", el análisis de la luz de las estrellas permitiría a los científicos determinar la composición del géiser y evaluar el potencial de habitabilidad del exoplaneta.
Para planetas como Próxima Centauri b que no cruzan sus estrellas desde nuestro punto de vista, la actividad de los géiseres podría ser detectada por potentes telescopios que son capaces de medir la luz que el exoplaneta refleja mientras orbita su estrella. Los géiseres expulsarían partículas heladas en la superficie del exoplaneta, lo que haría que el exoplaneta pareciera muy brillante y reflectante.
La investigación fue financiada por el Programa de Mundos Habitables de la NASA, el Programa de Astrobiología de la Universidad de Washington y el Laboratorio Planetario Virtual, miembro del grupo de coordinación de la NASA Nexus for Exoplanet System Science.
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