Para los astrónomos que intentan comprender qué planetas distantes podrían tener condiciones habitables, el papel de la neblina atmosférica ha sido confuso. Para ayudar a solucionarlo, un equipo de investigadores ha estado mirando a la Tierra, específicamente a la Tierra durante la era Arcaica, un período épico de 1-1 / 2 mil millones de años al principio de la historia de nuestro planeta.

La atmósfera de la Tierra parece haber sido bastante diferente entonces, probablemente con poco oxígeno disponible pero altos niveles de metano, amoniaco y otros productos químicos orgánicos. La evidencia geológica sugiere que la neblina podría haber ido y venido esporádicamente de la atmósfera arcaica, y los investigadores no están muy seguros de por qué. El equipo razonó que una mejor comprensión de la formación de neblina durante la era Arcaica podría ayudar a informar los estudios de exoplanetas nebulosos parecidos a la Tierra.

"Nos gusta decir que Archean Earth es el planeta más extraño del que tenemos datos geoquímicos, "dijo Giada Arney del Goddard Spaceflight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y miembro del Laboratorio Planetario Virtual del Instituto de Astrobiología de la NASA con sede en la Universidad de Washington, Seattle. Arney es el autor principal de dos artículos relacionados publicados por el equipo.

En el mejor de los casos, neblina en la atmósfera de un planeta podría ofrecer una mezcla heterogénea de ricos en carbono, u orgánico, moléculas que podrían transformarse mediante reacciones químicas en moléculas precursoras de por vida. La neblina también puede filtrar gran parte de la radiación ultravioleta dañina que puede degradar el ADN.

En el peor de los casos, la neblina puede volverse tan espesa que puede pasar muy poca luz. En esta situación, la superficie puede enfriarse tanto que se congela por completo. Si ocurriera una neblina muy espesa en la Tierra Arcaica, podría haber tenido un efecto profundo, porque cuando la era comenzó hace aproximadamente cuatro mil millones de años, el sol era mas tenue, emitiendo quizás el 80 por ciento de la luz que emite ahora.

Arney y sus colegas elaboraron modelos informáticos sofisticados para observar cómo la neblina afectaba la temperatura de la superficie de la Tierra Arcaica y, Sucesivamente, cómo la temperatura influyó en la química de la atmósfera.

El nuevo modelo indica que a medida que la neblina se hizo más espesa, menos luz del sol hubiera pasado, inhibiendo los tipos de reacciones químicas impulsadas por la luz solar necesarias para formar más neblina. Esto conduciría al cierre de la química de formación de neblina, impidiendo que el planeta sufra una glaciación descontrolada debido a una neblina muy espesa.

El equipo llama a esta neblina autolimitante, y su trabajo es el primero en argumentar que esto es lo que ocurrió en la Tierra Arqueana, un hallazgo publicado en la edición de noviembre de 2016 de la revista. Astrobiología . Los investigadores concluyeron que la neblina autolimitada podría haber enfriado la Tierra Arqueana en unos 36 grados Fahrenheit (20 Kelvins), lo suficiente para marcar la diferencia, pero no para congelar la superficie por completo.

"Nuestro modelo sugiere que un planeta como la brumosa Tierra arcaica que orbita alrededor de una estrella como el sol joven sería frío, "dijo Shawn Domagal-Goldman, un científico de Goddard y miembro del Laboratorio Planetario Virtual. "Pero estamos diciendo que haría frío como el Yukón en invierno, no frío como el Marte moderno ".

Un planeta así podría considerarse habitable, incluso si la temperatura global media está por debajo del punto de congelación, siempre que haya algo de agua líquida en la superficie.

En el modelado posterior, Arney y sus colegas observaron los efectos de la neblina en planetas que son como la Tierra arcaica pero que orbitan varios tipos de estrellas.

"La estrella madre controla si es más probable que se forme una neblina, y esa neblina puede tener múltiples impactos en la habitabilidad de un planeta, "dijo la coautora Victoria Meadows, investigador principal del Laboratorio Planetario Virtual y profesor de astronomía en la Universidad de Washington.

Parece que la Tierra arcaica alcanzó un punto óptimo donde la neblina sirvió como una capa de protección solar para el planeta. Si el sol hubiera estado un poco más cálido, como es hoy, el modelo sugiere que las partículas de neblina habrían sido más grandes, como resultado de las retroalimentaciones de temperatura que influyen en la química, y se habrían formado de manera más eficiente, pero aun así habría ofrecido algo de protección solar.

No sucedió lo mismo en todos los casos. El modelo mostró que algunas estrellas producen tanta radiación ultravioleta que no se puede formar neblina. La neblina no enfrió los planetas que orbitan todo tipo de estrellas por igual, cualquiera, según los resultados del equipo. Estrellas tenues como las enanas M, emiten la mayor parte de su energía en longitudes de onda que atraviesan la neblina atmosférica; en las simulaciones, estos planetas experimentan poco enfriamiento por la neblina, por lo que se benefician de la protección UV de la neblina sin una caída importante de temperatura.

Para el tipo correcto de estrella aunque, la presencia de neblina en la atmósfera de un planeta podría ayudar a señalar a ese mundo como un buen candidato para un estudio más detenido. Las simulaciones del equipo indicaron que, para algunos instrumentos previstos para futuros telescopios espaciales, la firma espectral de la neblina parecería más fuerte que las firmas de algunos gases atmosféricos, como el metano. Estos hallazgos están disponibles en el Diario astrofísico al 8 de febrero, 2017.

"La neblina puede resultar muy útil a medida que intentamos delimitar qué exoplanetas son los más prometedores para la habitabilidad, "dijo Arney.