Exoplanetas helados podrían tener océanos habitables y géiseres

Una investigación científica 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 sus capas de hielo. 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 los géiseres en estos exoplanetas; esta es la primera vez que se realizan estas estimaciones. Los investigadores identificaron dos exoplanetas lo suficientemente cercanos como para poder observar con telescopios las señales de estas erupciones.

La búsqueda de vida en otras partes del universo generalmente se centra en los exoplanetas que se encuentran en la “zona habitable” de una estrella, una distancia donde las temperaturas permiten que el agua líquida subsista en sus superficies. Sin embargo, es posible que un exoplaneta demasiado lejano y frío todavía contenga un océano debajo de su 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, poseen océanos subterráneos debido a que se calientan por las mareas generadas por la atracción gravitacional del planeta anfitrión y las lunas vecinas. Estos océanos subterráneos podrían albergar vida si contaran con otros elementos necesarios, como suministro de energía, así como los elementos y compuestos utilizados en las moléculas biológicas. En la Tierra, ecosistemas enteros prosperan en completa oscuridad en el fondo de los océanos, cerca de fuentes hidrotermales, las cuales proporcionan energía y nutrientes.

“Nuestros análisis predicen que estos 17 mundos podrían tener superficies cubiertas de hielo, pero reciben suficiente calentamiento interno debido a la descomposición de los elementos radiactivos y las fuerzas de las mareas 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 nuestrao estudio también podrían presentar erupciones criovolcánicas en forma de columnas similares a géiseres”. Quick es la autora principal de un artículo sobre esta investigación, publicada el 4 de octubre en la revista científica Astrophysical Journal.

El equipo examinó 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 se desconoce la composición exacta de los planetas, las estimaciones iniciales de la temperatura de su superficie obtenidas en 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 al hacer nuevos cálculos utilizando como modelos el brillo de la superficie y otras propiedades conocidas de Europa y Encélado. 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 por la actividad radiactiva. Las estimaciones de la temperatura de la superficie y el calentamiento total dieron el espesor de la capa de hielo de cada exoplaneta, ya que los océanos se enfrían y congelan en la superficie mientras se calientan desde el interior. Finalmente, compararon estas cifras con las de la luna Europa y utilizaron los niveles estimados de actividad de los géiseres de Europa como un punto de referencia conservador para estimar la actividad de los géiseres en los exoplanetas.

Los investigadores predicen que las temperaturas de la superficie son más frías que las estimaciones anteriores en hasta 16 grados centígrados (60 grados Fahrenheit). El espesor estimado de la capa de hielo osciló desde unos 58 metros (190 pies) para Próxima Centauri b y 1,6 kilómetros (una milla) para LHS 1140 b hasta 38,6 kilómetros (24 millas) para MOA 2007 BLG 192Lb, en comparación con el promedio estimado para Europa de casi 29 kilómetros (18 millas). La actividad estimada de los géiseres pasó de apenas unos 8 kilogramos/segundo (17,6 libras por segundo) para Kepler 441b a 290.000 kilogramos/segundo (639.640 libras/segundo) para LHS 1140b y seis millones de kilogramos/segundo (13,2 millones de libras/segundo) para Próxima Centauri b, en comparación con Europa a 2.000 kilogramos/segundo (4.400 libras/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 la tasa de actividad de sus géiseres podría superar a la de Europa entre cientos y 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 Estadounidense en San Francisco, California.

Esta actividad podría ser observada cuando el exoplaneta pasa por delante de su estrella. Ciertos colores de la luz de las estrellas podrían verse 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 es posible sustentar la vida. Dado que los elementos y compuestos absorben la luz en colores característicos específicos, 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 pasan por delante de sus estrellas desde nuestro punto de vista, la actividad de los géiseres podría detectarse mediante potentes telescopios capaces de medir la luz que refleja el exoplaneta mientras orbita su estrella. Los géiseres expulsarían partículas heladas en la superficie del exoplaneta, lo que haría que el exoplaneta se viera muy brillante y reflectante.