En el concepto de este artista, la luna Ganímedes orbita al planeta gigante Júpiter. Un océano salino bajo la corteza helada de la luna explica mejor los cambios en los cinturones de auroras medidos por el telescopio Hubble. Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo si las lunas de Júpiter serían habitables si aumentara la radiación del sol. Crédito:NASA / ESA
En El Principito , la clásica novela de Antoine de Saint-Exupéry, el príncipe titular vive en un asteroide del tamaño de una casa tan pequeño que puede ver la puesta de sol en cualquier momento del día moviendo su silla unos pocos pasos.
Por supuesto, en la vida real, Los objetos celestes que son pequeños no pueden sustentar la vida porque no tienen suficiente gravedad para mantener una atmósfera. Pero, ¿qué tan pequeño es demasiado pequeño para la habitabilidad?
En un artículo reciente, Los investigadores de la Universidad de Harvard describieron una nueva, límite de tamaño más bajo para que los planetas mantengan agua líquida en la superficie durante largos períodos de tiempo, extendiendo la llamada zona habitable o "zona Ricitos de Oro" para pequeños, planetas de baja gravedad. Esta investigación amplía el área de búsqueda de vida en el universo y arroja luz sobre el importante proceso de evolución atmosférica en planetas pequeños.
La investigación fue publicada en el Diario astrofísico .
"Cuando la gente piensa en los bordes interior y exterior de la zona habitable, tienden a pensar solo en el espacio, es decir, qué tan cerca está el planeta de la estrella, "dijo Constantin Arnscheidt '18, primer autor del artículo. "Pero en realidad, hay muchas otras variables para la habitabilidad, incluida la masa. Establecer un límite inferior para la habitabilidad en términos de tamaño del planeta nos da una limitación importante en nuestra búsqueda en curso de exoplanetas y exolunas habitables ".
Generalmente, Los planetas se consideran habitables si pueden mantener agua líquida en la superficie (a diferencia del agua congelada) el tiempo suficiente para permitir la evolución de la vida. conservadoramente alrededor de mil millones de años. Los astrónomos buscan estos planetas habitables a distancias específicas de ciertos tipos de estrellas:estrellas que son más pequeñas, masa más fría y más baja que nuestro sol tienen una zona habitable mucho más cerca que más grande, estrellas más calientes.
El borde interior de la zona habitable se define por lo cerca que puede estar un planeta de una estrella antes de que un efecto invernadero desbocado conduzca a la evaporación de toda el agua superficial. Pero, como demostraron Arnscheidt y sus colegas, esta definición no vale para los pequeños, planetas de baja gravedad.
Esta ilustración muestra el límite inferior de habitabilidad en términos de masa planetaria. Si un objeto tiene menos del 2,7 por ciento de la masa de la Tierra, su atmósfera escapará antes de que tenga la oportunidad de desarrollar agua líquida en la superficie. Crédito:Harvard SEAS
El efecto invernadero desbocado se produce cuando la atmósfera absorbe más calor del que puede irradiar al espacio. impidiendo que el planeta se enfríe y eventualmente conduciendo a un calentamiento imparable que finalmente convierte sus océanos en vapor.
Sin embargo, Algo importante sucede cuando los planetas disminuyen de tamaño:a medida que se calientan, sus atmósferas se expanden hacia afuera, haciéndose cada vez más grande en relación con el tamaño del planeta. Estas grandes atmósferas aumentan tanto la absorción como la radiación de calor, permitiendo que el planeta mantenga mejor una temperatura estable. Los investigadores encontraron que la expansión atmosférica evita que los planetas de baja gravedad experimenten un efecto invernadero desbocado. permitiéndoles mantener agua líquida en la superficie mientras orbitan más cerca de sus estrellas.
Cuando los planetas se vuelven demasiado pequeños, sin embargo, pierden sus atmósferas por completo y el agua superficial líquida se congela o se vaporiza. Los investigadores demostraron que existe un tamaño crítico por debajo del cual un planeta nunca puede ser habitable, lo que significa que la zona habitable está delimitada no solo en el espacio, pero también en el tamaño del planeta.
Los investigadores encontraron que el tamaño crítico es aproximadamente un 2,7 por ciento de la masa de la Tierra. Si un objeto tiene menos del 2,7 por ciento de la masa de la Tierra, su atmósfera escapará antes de que tenga la oportunidad de desarrollar agua líquida en la superficie, similar a lo que les sucede a los cometas hoy. Para poner eso en contexto, la luna es el 1,2 por ciento de la masa de la Tierra y Mercurio es el 5,53 por ciento.
Los investigadores también pudieron estimar las zonas habitables de estos pequeños planetas alrededor de ciertas estrellas. Se modelaron dos escenarios para dos tipos diferentes de estrellas:una estrella de tipo G como nuestro propio sol y una estrella de tipo M modelada a partir de una enana roja en la constelación de Leo.
Los investigadores resolvieron otro misterio de larga data en nuestro propio sistema solar. Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo si las lunas heladas de Júpiter Europa, Ganimedes, y Calisto sería habitable si aumentara la radiación del sol. Basado en esta investigación, estas lunas son demasiado pequeñas para mantener el agua líquida de la superficie, incluso si estuvieran más cerca del sol.
"Los mundos acuáticos de baja masa son una posibilidad fascinante en la búsqueda de vida, y este artículo muestra cuán diferente es probable que sea su comportamiento en comparación con el de los planetas similares a la Tierra, "dijo Robin Wordsworth, profesor asociado de ciencias e ingeniería ambiental en SEAS y autor principal del estudio. "Una vez que las observaciones de esta clase de objetos sean posibles, Será emocionante intentar probar estas predicciones directamente ".
