Una nueva investigación de la NASA está ayudando a refinar nuestra comprensión de los planetas candidatos más allá de nuestro sistema solar que podrían sustentar la vida.

"Usando un modelo que simula de manera más realista las condiciones atmosféricas, descubrimos un nuevo proceso que controla la habitabilidad de los exoplanetas y nos guiará en la identificación de candidatos para estudios posteriores, "dijo Yuka Fujii del Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de la NASA, Nueva York, Nueva York y el Earth-Life Science Institute del Tokyo Institute of Technology, Japón, autor principal de un artículo sobre la investigación publicado en el Diario astrofísico 17 de octubre.

Los modelos anteriores simulaban las condiciones atmosféricas a lo largo de una dimensión, la vertical. Como algunos otros estudios recientes de habitabilidad, la nueva investigación utilizó un modelo que calcula las condiciones en las tres dimensiones, permitir que el equipo simule la circulación de la atmósfera y las características especiales de esa circulación, que los modelos unidimensionales no pueden hacer. El nuevo trabajo ayudará a los astrónomos a asignar el escaso tiempo de observación a los candidatos más prometedores para la habitabilidad.

El agua líquida es necesaria para la vida tal como la conocemos, por lo que la superficie de un mundo extraterrestre (por ejemplo, un exoplaneta) se considera potencialmente habitable si su temperatura permite que el agua líquida esté presente durante el tiempo suficiente (miles de millones de años) para permitir que la vida prospere. Si el exoplaneta está demasiado lejos de su estrella madre, hará demasiado frío, y sus océanos se congelarán. Si el exoplaneta está demasiado cerca, la luz de la estrella será demasiado intensa, y sus océanos eventualmente se evaporarán y se perderán en el espacio. Esto sucede cuando el vapor de agua se eleva a una capa en la atmósfera superior llamada estratosfera y se rompe en sus componentes elementales (hidrógeno y oxígeno) por la luz ultravioleta de la estrella. Los átomos de hidrógeno extremadamente ligeros pueden escapar al espacio. Se dice que los planetas en el proceso de perder sus océanos de esta manera han entrado en un estado de "invernadero húmedo" debido a sus estratosferas húmedas.

Para que el vapor de agua suba a la estratosfera, Los modelos anteriores predijeron que las temperaturas de la superficie a largo plazo tenían que ser mayores que las experimentadas en la Tierra:más de 150 grados Fahrenheit (66 grados Celsius). Estas temperaturas impulsarían intensas tormentas convectivas; sin embargo, resulta que estas tormentas no son la razón por la que el agua llega a la estratosfera para que los planetas que giran lentamente entren en un estado de invernadero húmedo.

"Descubrimos un papel importante para el tipo de radiación que emite una estrella y el efecto que tiene en la circulación atmosférica de un exoplaneta al hacer el estado de invernadero húmedo, ", dijo Fujii. Para los exoplanetas que orbitan cerca de sus estrellas madre, la gravedad de una estrella será lo suficientemente fuerte como para ralentizar la rotación de un planeta. Esto puede hacer que se bloquee por marea, con un lado siempre mirando hacia la estrella - dándole día eterno - y un lado siempre mirando hacia otro lado - dándole noche eterna.

Cuando esto pasa, Se forman nubes gruesas en el lado diurno del planeta y actúan como una sombrilla para proteger la superficie de gran parte de la luz de las estrellas. Si bien esto podría mantener el planeta fresco y evitar que se eleve el vapor de agua, El equipo descubrió que la cantidad de radiación infrarroja cercana (NIR) de una estrella podría proporcionar el calor necesario para hacer que un planeta entre en el estado de invernadero húmedo. NIR es un tipo de luz invisible para el ojo humano. El agua como vapor en el aire y las gotas de agua o los cristales de hielo en las nubes absorbe fuertemente la luz NIR, calentando el aire. Mientras el aire se calienta se levanta, llevando el agua a la estratosfera donde crea el invernadero húmedo.

Este proceso es especialmente relevante para los planetas alrededor de estrellas de baja masa que son más fríos y mucho más tenues que el Sol. Para ser habitable los planetas deben estar mucho más cerca de estas estrellas que nuestra Tierra del Sol. A tan corta distancia Es probable que estos planetas experimenten fuertes mareas desde su estrella, haciéndolos girar lentamente. También, cuanto más fría es una estrella, cuanto más NIR emite. El nuevo modelo demostró que, dado que estas estrellas emiten la mayor parte de su luz en longitudes de onda NIR, un estado de invernadero húmedo resultará incluso en condiciones comparables o algo más cálidas que los trópicos de la Tierra. Para exoplanetas más cercanos a sus estrellas, el equipo descubrió que el proceso impulsado por NIR aumentaba gradualmente la humedad en la estratosfera. Entonces, Es posible, contrariamente a las predicciones del modelo antiguo, que un exoplaneta más cercano a su estrella madre podría permanecer habitable.

Esta es una observación importante para los astrónomos que buscan mundos habitables, ya que las estrellas de baja masa son las más comunes en la galaxia. Su gran número aumenta las probabilidades de que se pueda encontrar un mundo habitable entre ellos, y su pequeño tamaño aumenta la posibilidad de detectar señales planetarias.

El nuevo trabajo ayudará a los astrónomos a seleccionar a los candidatos más prometedores en la búsqueda de planetas que puedan albergar vida. "Siempre que sepamos la temperatura de la estrella, podemos estimar si los planetas cercanos a sus estrellas tienen el potencial de estar en el estado de invernadero húmedo, "dijo Anthony Del Genio de GISS, coautor del artículo. "La tecnología actual se llevará al límite para detectar pequeñas cantidades de vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta. Si hay suficiente agua para ser detectada, probablemente significa que el planeta está en el estado de invernadero húmedo ".

En este estudio, los investigadores asumieron un planeta con una atmósfera como la Tierra, but entirely covered by oceans. These assumptions allowed the team to clearly see how changing the orbital distance and type of stellar radiation affected the amount of water vapor in the stratosphere. En el futuro, the team plans to vary planetary characteristics such as gravity, Talla, atmospheric composition, and surface pressure to see how they affect water vapor circulation and habitability.