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12 de Septiembre de 2019 - Nota vista 179 veces

Descubren agua por primera vez en un exoplaneta potencialmente habitable

La supertierra K2-18b se ha convertido en el único mundo conocido fuera del sistema solar que tiene agua y temperaturas adecuadas para albergar vida

En la próxima década los astrónomos tendrán potentes telescopios para analizar las atmósferas de exoplanetas, los miles de millones de mundos que están en la órbita de las estrellas de la Vía Láctea. Gracias a eso, podrán estudiar su naturaleza y sugerir cuáles podrían albergar vida, tal como la que conocemos (de la que no sabemos nada no tenemos nada que decir). Esto es más importante de lo que parece: si tuviéramos un gemelo de la Tierra al alcance, nuestros instrumentos actuales serían incapaces de estudiar su atmósfera; podría haber un mundo con océanos y seres vivos ahí «al lado» y no seríamos conscientes de ello.

A pesar de las limitaciones de los instrumentos actuales, un equipo de investigadores acaba de descubrir agua en un mundo que tiene las temperaturas adecuadas para albergar vida. Por primera vez, han detectado vapor de agua en la atmósfera de un mundo rocoso que, además, resulta estar en la zona de habitabilidad de su estrella, la región en la que un planeta puede tener agua líquida en superficie. Se trata de K2-18b, una supertierra ocho veces más masiva que nuestro planeta situada a 110 años luz y que se ha convertido en el exoplaneta más prometedor en la búsqueda de planetas habitables. El descubrimiento se ha publicado en Nature Astronomy. Otro equipo de la universidad de Montreal (Canadá) ha realizado las mismas observaciones, que ha publicado en arXiv.

«Esta es la primera detección de vapor de agua en la atmósfera de un planeta que no es un gigante gaseoso», ha explicado Angelos Tsiaras, primer autor del estudio e investigador en el University College de Londres (Reino Unido). «Además es un planeta que está dentro de la zona habitable de su estrella, lo que quiere decir que puede tener agua líquida. Así que, ahora mismo, es el único planeta fuera del sistema solar que tiene la temperatura adecuada para soportar agua líquida, que tiene atmósfera y que, efectivamente, tiene vapor de agua».

Desde que se descubrió en 2015, K2-18b se convirtió en uno de los exoplanetas más prometedores para buscar huellas de agua en una atmósfera, pero este nuevo descubrimiento le sitúa como un objetivo prioritario para futuras observaciones con telescopios más potentes.

Además de haber detectado vapor de agua en su astmósfera, cuya concentración, según los investigadores va del uno al 50%, los autores han concluido que K2-18b recibe tanta radiación de su estrella como la Tierra del Sol, por lo que podría tener agua en superficie. Los autores consideran que es muy probable que este exoplaneta tenga nubes. Sin embargo, han aclarado que sin más datos no se puede apostar si K2-18b es un mundo oceánico o si tiene una superficie reseca.

No una «Tierra 2.0»

A pesar de esto, K2-18b está muy lejos de ser un hermano de la Tierra. Es el doble de grande y tiene ocho veces su masa, lo que le convierte en una supertierra. Además, está muy cerca de su estrella, de forma que solo tarda 33 días en completar una vuelta en torno a ella. Su «sol» es una enana roja, una estrella que tiene la mitad del tamaño del Sol, que es de color rojo y que bombardea la superficie de K2-18b con grandes dosis de rayos ultravioleta. En otros lugares, estas estrellas arrasan sus planetas con innumerables llamaradas estelares, aunque en esta ocasión este no parece ser el caso, según los investigadores.

«K2-18b no es una “Tierra 2.0”, porque es significativamente más pesada y tiene una composición atmosférica distinta», ha incidido Tsiaras. «Sin embargo, nos ayuda a responder a una pregunta fundamental: ¿Es la Tierra única?».

Las tres atmósferas de la supertierra

Los investigadores usaron datos recogidos por el telescopio espacial Hubble entre 2016 y 2017 y los procesaron con un programa diseñado para la ocasión. Así, analizaron la huella dejada por la atmósfera del exoplaneta cuando era atravesada la luz de su estrella durante los tránsitos, los «eclipses» en los que el planeta se interpone entre la Tierra y la estrella. Con esta información, los científicos desarrollaron una serie de modelos informáticos según los cuales, K2-18b puede tener tres atmósferas distintas.

«Hay tres químicas atmosféricas posibles», ha explicado Ingo Waldmann, coautor del estudio. «Una muy dominada por agua, con algo de hidrógeno. Otra dominada por un gas transparente, posiblemente nitrógeno, y otra en la que hay nubes», ha dicho. «Todas ellas encajan igual de bien con los datos disponibles ahora, pero todas indican una alta abundancia de agua».

Incertidumbre rodeando a K2-18b

Y todavía hay más importantes incógnitas que desvelar. Los datos recogidos por los científicos sugieren que K2-18b podría ser un mundo rocoso con una extensa atmósfera, pero, tal como ha apuntado a ABC Enric Pallé, científico del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) experto en atmósferas, «K2-18b es una supertierra cogida con pinzas».

Según ha dicho, está muy cerca del límite superior a partir del cual se comienza a considerar un exoplaneta no como una tierra gigantesca, una supertierra, sino como un pequeño planeta gaseoso, un minineptuno. «Podría tener una envuelta gaseosa muy importante. Yo no le consideraría como un candidato a exoplaneta habitable, aunque es solo mi opinión y depende de las propiedades físicas que realmente tenga».

En todo caso, los autores han explicado que la densidad calculada para este mundo le aproxima más a un mundo rocoso que a un mundo gaseoso. De hecho, según sus cálculos, la densidad de K2-18b es similar a la de la Luna y Marte.

En busca de la atmósfera de un planeta vivo

Sea como sea, parece que estos enigmas no podrán resolverse, por el momento. El telescopio espacial Hubble, lanzado en 1996, ha llegado a su límite. Ha revelado incontables secretos del Universo y proporcionado increíbles imágenes del sistema solar, pero es incapaz de buscar la huella que dejarían en las atmósferas moléculas como el nitrógeno o el metano.

De hecho, tal como ha explicado Pallé, para encontrar una atmósfera compatible con la presencia de vida habría que «encontrar una atmósfera en desequilibrio, generado por la vida, con la presencia de oxígeno, agua y metano».

Los autores del estudio han resaltado la necesidad de observar K2-18b con nuevos instrumentos para poder ir más allá y saber cuál es la química y la estructura de su atmósfera, lo que es fundamental para entender la naturaleza de la superficie de este exoplaneta.

Instrumentos como el telescopio espacial James Webb, que la NASA lanzará en 2021, o la misión ARIEL, de la ESA, que analizará cientos de atmósferas planetarias a partir de 2028, serán fundamentales. Además, la nueva generación de observatorios gigantes terrestres, como el «Extremely Large Telescope», que se construye en Chile, o el «Thirty Meters Telescope», que se construirá en Hawái, si las protestas de algunos locales lo permiten, también serán revolucionarios.

Lo que está por venir

En relación con K2-18b, Waldmann ha apuntado que, «dado que se espera descubrir muchas supertierras en las próximas dos décadas, es probable que este sea el primer descubrimiento de muchos planetas potencialmente habitables». Y no solo porque las supertierras estén entre los planetas más abundantes de la galaxia, sino porque el sol que alumbra a K2-18b, una enana roja, es el tipo de estrella más frecuente en la galaxia.

Según Giovanna Tinetti, coautora del estudio e investigadora principal de la misión ARIEL, de la ESA: «Nuestro descubrimiento hace de K2-18b uno de los objetivos más interesantes para futuros estudios. Se han detectado unos 4.000 exoplanetas, pero no sabemos mucho sobre su composición o naturaleza. Pero, al observar una gran muestra de planetas, esperamos revelar los secretos de su química, formación y evolución».

Por eso, según Tsiaras, K2-18b es crucial para nuestra comprensión de los mundos habitables más allá del sistema solar y, para, finalmente, «situar la Tierra, nuestro único hogar, en la imagen del cosmos». El tiempo dirá también cuál es también el sitio que ocupa K2-18b, pero de momento, es el mundo que más requerimientos cumple para ser un mundo habitable.

Sorpresa entre los astrónomos

«No sabía que pudiéramos hacer algo así con el Hubble», ha confesado a ABC Enric Pallé, investigador en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), para referirse a la primera observación de vapor de agua en la atmósfera de un mundo rocoso. El motivo es que el vetusto telescopio espacial no está diseñado para esta tarea y su capacidad está muy al límite de lo necesario para poder observar algo así.

«Es muy emocionante», ha dicho en Sciencemagazine.org Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Unviersidad de Cambridge (Reino Unido) no implicado en el estudio. «Nadie podría haber predicho esto hace un par de años».

Sin embargo, antes de que comience a entrar la próxima generación de telescopios, los científicos se las han apañado para «hackear» al Hubble y conseguir huellas de la atmósfera de un planeta por medio de un complejo software.

Aparte de la investigación publicada en Nature Astronomy, por parte de investigadores del University College de Londres, científicos de la Universidad de Montreal han publicado un artículo en arXiv con las mismas observaciones.

¿Por qué es tan relevante? La tecnología actual permite observar la atmósfera de planetas gaseosos muy grandes (como Júpiter o Neptuno) muy cerca de sus estrellas, pero no ver la de planetas rocosos, más pequeños y potencialmente habitables (la vida quizás podría desarrollarse en mundos gaseosos, pero de momento eso está fuera de la cuestión).

Analizar la atmósfera de exoplanetas es más difícil cuanto más pequeños son. Ahora, el próximo paso son las supertierras, que tienen un tamaño de hasta 2,5 radios terrestres. Ya se ha podido analizar la atmósfera de alguna de ellas, como GJ 1214b o 55 Cancri e, pero, o no hay rastro de rastro de gas o la cobertura de nubes es tan densa que no permite analizar su composición. Ahora, por primera vez, se ha podido detectar la presencia de moléculas (del importante vapor de agua) en una de estas atmósferas. Y encima se ha logrado en un mundo que está dentro de la zona habitable de su estrella.

ABCes

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