¿Qué hace que un planeta rocoso se parezca a la Tierra? Los astrónomos y geocientíficos han unido fuerzas utilizando datos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para estudiar la mezcla de elementos en estrellas anfitrionas de exoplanetas, y considerar lo que esto revela sobre sus planetas.

En los resultados presentados hoy en la reunión de la American Astronomical Society (AAS) en Grapevine, Texas, la astrónoma Johanna Teske explicó, "nuestro estudio combina nuevas observaciones de estrellas con nuevos modelos de interiores planetarios. Queremos comprender mejor la diversidad de pequeñas, composición y estructura de exoplanetas rocosos:¿qué probabilidades hay de que tengan tectónica de placas o campos magnéticos? "

Se han encontrado planetas del tamaño de la Tierra alrededor de muchas estrellas, pero el tamaño de la Tierra no significa necesariamente que sean similares a la Tierra. Algunos de estos planetas del tamaño de la Tierra se han encontrado orbitando estrellas con composiciones químicas bastante diferentes a nuestro Sol. y esas diferencias en la química podrían tener consecuencias importantes.

Los astrónomos del Sloan Digital Sky Survey han realizado estas observaciones utilizando el espectrógrafo APOGEE (Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point) en el Telescopio de la Fundación Sloan de 2,5 m en el Observatorio Apache Point en Nuevo México. Este instrumento recoge luz en la parte del infrarrojo cercano del espectro electromagnético y la dispersa, como un prisma, para revelar firmas de diferentes elementos en las atmósferas de las estrellas. Una fracción de los casi 200, 000 estrellas encuestadas por APOGEE se superponen con la muestra de estrellas objetivo de la misión Kepler de la NASA, que fue diseñado para encontrar planetas potencialmente similares a la Tierra. El trabajo presentado hoy se centra en noventa estrellas de Kepler que muestran evidencia de albergar planetas rocosos, y que también han sido encuestados por APOGEE.

En particular, Teske y sus colegas presentaron sistemas solares alrededor de las estrellas Kepler 102 y Kepler 407. Kepler 102 es un poco menos luminoso que el Sol y tiene cinco planetas conocidos; Kepler 407 es una estrella casi idéntica en masa al Sol y alberga al menos dos planetas, uno con una masa inferior a 3 masas terrestres.

"Al observar estos dos sistemas de exoplanetas en particular, "Teske explica, "Determinamos que Kepler 102 es como el Sol, pero Kepler 407 tiene mucho más silicio ".

Para entender lo que podría significar mucho más silicio para los planetas alrededor de Kepler 407, los astrónomos acudieron a los geofísicos en busca de ayuda. Cayman Unterborn de la Universidad Estatal de Arizona ejecutó modelos informáticos de formación de planetas. "Tomamos las composiciones de estrellas encontradas por APOGEE y modelamos cómo los elementos se condensaron en planetas en nuestros modelos. Descubrimos que el planeta alrededor de Kepler 407, a la que llamamos 'Janet, "probablemente sería rico en granate mineral. El planeta alrededor de Kepler 102, que llamamos 'Oliva, 'es probablemente rico en olivino, como la Tierra ".

Esa aparentemente pequeña diferencia en los minerales podría tener importantes consecuencias para Janet y Olive. El granate es un mineral más rígido que el olivino, por lo que fluye más lentamente. Unterborn explica que esto significa que un planeta granate como Janet tendría muchas menos probabilidades de tener tectónica de placas a largo plazo. "Para mantener la tectónica de placas en escalas de tiempo geológicas, un planeta debe tener la composición mineral adecuada, "Dice Unterborn.

Se cree que la tectónica de placas es esencial para la vida en la Tierra, debido a cómo los volcanes y las dorsales oceánicas reciclan elementos entre la corteza terrestre y el manto. Este reciclaje regula la composición de nuestra atmósfera. Wendy Panero, de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad Estatal de Ohio, dice que "sin estos procesos geológicos, es posible que la vida no haya tenido la oportunidad de evolucionar en la Tierra ". Determinar la probabilidad de tales procesos geológicos en otros planetas ayudará a distinguir cuáles son los mejores objetivos para futuras misiones en busca de signos de vida". Si estamos buscando una aguja , "Panero dice, "¿Por qué no empezar en la caja de costura?"

El siguiente paso en la investigación del equipo es extender este estudio a todas las estrellas observadas por APOGEE que albergan planetas pequeños. Esa extensión permitiría a los astrónomos trazar una gama más amplia de composiciones y estructuras de planetas para encontrar aquellas con mayor probabilidad de ser similares a la Tierra en su contenido mineral. Teske concluye, "A medida que aprendimos más sobre la Tierra, we have learned about how many pieces come together to make it habitable. How often will exoplanets get that lucky?"