En la búsqueda de vida más allá de nuestra galaxia muchos científicos miran hacia orbes como la Tierra:planetas rocosos. Entonces, después de que el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito (TESS) detectara un planeta rocoso un poco más grande que la Tierra el otoño pasado, un equipo de investigadores lanzó una campaña para tomar imágenes adicionales con el telescopio espacial Spitzer, el único telescopio actualmente en el espacio que puede detectar directamente la luz infrarroja de un planeta. El telescopio produjo imágenes de menos de 1 píxel (1/94 de pulgada), como una mota de polvo con la que hacer predicciones sobre la habitabilidad del planeta.

Observar varias órbitas del planeta permitió a los científicos trazar un mapa de la temperatura de su superficie y crear modelos de su atmósfera, capacidades que los científicos apenas están comenzando a desarrollar para los planetas rocosos. Gran parte de lo que los investigadores aprenden sobre los exoplanetas se basa en lo que saben sobre las estrellas que rodean.

"La gente dice que solo conocemos un planeta tan bien como conocemos la estrella, porque básicamente estamos infiriendo cosas en función de lo que estamos midiendo sobre la estrella, "dijo Laura Schaefer, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de Energía Terrestre y Ciencias Ambientales de Stanford (Stanford Earth) y coautor de un estudio sobre la caracterización de un planeta que se publicó en Naturaleza 19 de agosto.

Los análisis del equipo muestran que este planeta, LHS 3844b, situado a 48,6 años luz de distancia, es mucho más caliente que la Tierra y puede estar cubierto de roca volcánica oscura. Orbita una estrella más pequeña que el sol en solo 11 horas. La estrella es una enana M, el tipo de estrella más común y longeva que, por lo tanto, podría albergar un alto porcentaje de los planetas de la galaxia, y la atmósfera del planeta rocoso es la primera que orbita una enana M en ser caracterizada. Los investigadores encontraron que el planeta tiene poca o ninguna atmósfera, y por lo tanto no podía albergar vida, un hallazgo importante para comprender las atmósferas de planetas rocosos similares alrededor de enanas M.

El Servicio de Noticias de Stanford habló con Schaefer para comprender más sobre los hallazgos y lo que significan.

¿Por qué los científicos quieren explorar exoplanetas?

Muy en general, es tratar de comprender mejor la formación de planetas. Entendemos con bastante detalle los planetas de nuestro propio sistema solar, pero eso solo nos da una instantánea de cómo funciona la formación de planetas. Al salir y encontrar planetas alrededor de otras estrellas, Hemos descubierto muchas cosas nuevas y locas que no sabíamos que sucedieron cuando se formaron los planetas. Por ejemplo, encontramos una clase de planetas que nadie esperaba que existiera, llamados Júpiter calientes. Estos son en realidad el primer tipo de exoplanetas que se descubrieron.

El otro objetivo principal de observar exoplanetas es encontrar otro planeta como la Tierra que pueda tener vida. Me concentro en los planetas rocosos más pequeños, no los grandes gigantes del gas. El objetivo es finalmente encontrar un planeta en lo que llamamos la "zona habitable, "que es una región del espacio orbital donde el agua líquida podría ser estable en la superficie de un planeta como la Tierra.

Para determinar si un planeta tiene vida, necesitamos poder medir su atmósfera y ver si la vida ha influido en ella, como sabemos que tiene aquí en la Tierra, donde nuestra atmósfera de oxígeno es producida por la vida. Antes de que la vida se generalizara en la Tierra, su atmósfera era muy diferente. Entonces pensamos que si podemos observar las atmósferas de los planetas en la zona habitable y determinar de qué están hechos, entonces quizás podríamos decir si esos planetas tienen vida. Este es un primer paso del bebé en el camino para lograrlo.

¿Cómo mapeó el equipo la temperatura de un planeta que está tan lejos?

Al observar el planeta en diferentes puntos a lo largo de su órbita, vemos diferentes fracciones del lado diurno del planeta. Si miramos la luz de la estrella vemos una gran caída cuando el planeta pasa frente a la estrella, que llamamos el tránsito. Mientras va detrás de la estrella, vemos una caída más pequeña que llamamos eclipse secundario. La cantidad de esta caída nos da una restricción sobre la temperatura de la superficie del planeta. También podemos buscar variaciones en la luz estelar que nos den un mapa de temperatura con el lado diurno y el lado nocturno.

Podemos restringir la órbita bastante bien; sabemos lo cerca que está de su estrella y conocemos el brillo de la estrella, de modo que sabemos esencialmente cuánta luz recibe el planeta de la estrella. Usamos modelos de la evolución de la estrella para tratar de comprender cuánta luz ha recibido ese planeta durante toda su vida.

¿Qué te dijeron los datos sobre su atmósfera?

Una atmósfera puede tomar el calor de la estrella y moverla. Si el planeta no tiene atmósfera, entonces esperaría un gran contraste entre el lado del día y el lado de la noche. Dos firmas de la atmósfera son un cambio en el punto de temperatura más alta y una amplitud más baja de esta firma, lo que indica que el calor se está moviendo. Con este planeta en particular, uno de los primeros planetas rocosos en los que se ha podido realizar este tipo de medición, encontramos un gran contraste de temperatura entre el lado diurno y el nocturno y ningún desplazamiento de ese punto de temperatura. Eso indicaba que la atmósfera tenía que ser muy fina.

Mi contribución fue luego determinar si la atmósfera era estable ejecutando modelos para observar cuánta atmósfera podría perder el planeta para una variedad de parámetros durante la vida del planeta. Si el planeta partiera con aproximadamente la misma cantidad de gases, como agua y dióxido de carbono, como la Tierra o incluso más que eso, entonces los habría perdido todos en el transcurso de su vida debido a que la estrella calentó la atmósfera y la hizo escapar; ese es uno de los mecanismos de escape de la atmósfera. Observamos otro modelo que restringía el extremo inferior de la atmósfera que podría tener el planeta y determinamos que estas atmósferas delgadas no son estables en este planeta.

¿Por qué centra su investigación en modelos de escape atmosférico?

Empecé a trabajar en la comprensión de las atmósferas planetarias tempranas hace varios años, incluso antes de comenzar la escuela de posgrado. A mi, es uno de los problemas más interesantes porque es el estado inicial del planeta el que parece establecer realmente cómo evoluciona a lo largo de su vida. Eso es realmente importante para la Tierra porque no sabemos mucho sobre su historia temprana en los primeros 500 millones de años, pero ese es el período de tiempo en que comenzó la vida. Entonces, mi perspectiva es que debes comenzar por el principio. Y eso en realidad significa comenzar antes de que se forme el planeta e intentar comprender todos los procesos que intervienen en la creación del planeta y qué establece las condiciones iniciales desde las que eventualmente evoluciona. Al mirar estos calientes exoplanetas rocosos, podemos poner a prueba nuestra comprensión de estos procesos.