Muchos años atrás, La científica planetaria Lynnae Quick comenzó a preguntarse si alguno de los más de 4, 000 exoplanetas conocidos, o planetas más allá de nuestro sistema solar, podría parecerse a algunas de las lunas acuosas alrededor de Júpiter y Saturno. Aunque algunas de estas lunas no tienen atmósferas y están cubiertas de hielo, todavía se encuentran entre los principales objetivos en la búsqueda de vida de la NASA más allá de la Tierra. Encelado, la luna de Saturno y Europa, la luna de Júpiter. que los científicos clasifican como "mundos oceánicos, "son buenos ejemplos.

"Las columnas de agua brotan de Europa y Encelado, para que podamos decir que estos cuerpos tienen océanos subsuperficiales debajo de sus caparazones de hielo, y tienen energía que impulsa las plumas, que son dos requisitos para la vida tal como la conocemos, "dice Rápido, un científico planetario de la NASA que se especializa en vulcanismo y mundos oceánicos. "Entonces, si pensamos en estos lugares como posiblemente habitables, tal vez versiones más grandes de ellos en otros sistemas planetarios también sean habitables ".

Rápido, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, decidió explorar si, hipotéticamente, hay planetas similares a Europa y Encelado en la galaxia de la Vía Láctea. Y, ¿Podrían ellos? también, ser geológicamente lo suficientemente activo como para disparar plumas a través de sus superficies que algún día podrían ser detectadas por telescopios.

A través de un análisis matemático de varias docenas de exoplanetas, incluyendo planetas en el cercano sistema TRAPPIST-1, Quick y sus colegas aprendieron algo significativo:más de una cuarta parte de los exoplanetas que estudiaron podrían ser mundos oceánicos, con una mayoría posiblemente albergando océanos debajo de capas de hielo superficial, similar a Europa y Encelado. Adicionalmente, muchos de estos planetas podrían estar liberando más energía que Europa y Encelado.

Es posible que algún día los científicos puedan probar las predicciones de Quick midiendo el calor emitido por un exoplaneta o detectando erupciones volcánicas o criovolcánicas (líquido o vapor en lugar de roca fundida) en las longitudes de onda de la luz emitida por moléculas en la atmósfera de un planeta. Por ahora, los científicos no pueden ver muchos exoplanetas con detalle. Pobre de mí, están demasiado lejos y demasiado ahogados por la luz de sus estrellas. Pero al considerar la única información disponible:los tamaños de exoplanetas, masas y distancias de sus estrellas:científicos como Quick y sus colegas pueden aprovechar los modelos matemáticos y nuestra comprensión del sistema solar para tratar de imaginar las condiciones que podrían estar dando forma a los exoplanetas en mundos habitables o no.

Si bien las suposiciones que entran en estos modelos matemáticos son conjeturas fundamentadas, pueden ayudar a los científicos a reducir la lista de exoplanetas prometedores para buscar condiciones favorables para la vida, de modo que el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA u otras misiones espaciales puedan realizar un seguimiento.

"Las misiones futuras para buscar signos de vida más allá del sistema solar se centran en planetas como el nuestro, que tienen una biosfera global que es tan abundante que está cambiando la química de toda la atmósfera". "dice Aki Roberge, un astrofísico Goddard de la NASA que colaboró ​​con Quick en este análisis. "Pero en el sistema solar, lunas heladas con océanos, que están lejos del calor del sol, todavía han demostrado que tienen las características que creemos necesarias para la vida ".

Para buscar posibles mundos oceánicos, El equipo de Quick seleccionó 53 exoplanetas con tamaños más similares a la Tierra, aunque podrían tener hasta ocho veces más masa. Los científicos asumen que los planetas de este tamaño son más sólidos que gaseosos y, por lo tanto, es más probable que soporten agua líquida sobre o debajo de sus superficies. Se han descubierto al menos 30 planetas más que se ajustan a estos parámetros desde que Quick y sus colegas comenzaron su estudio en 2017. pero no se incluyeron en el análisis, que fue publicado el 18 de junio en la revista Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico .

Con sus planetas del tamaño de la Tierra identificados, Quick y su equipo buscaron determinar cuánta energía podría generar y liberar cada uno en forma de calor. El equipo consideró dos fuentes principales de calor. El primero, calor radiogénico, se genera durante miles de millones de años por la lenta descomposición de materiales radiactivos en el manto y la corteza de un planeta. Esa tasa de descomposición depende de la edad de un planeta y la masa de su manto. Otros científicos ya habían determinado estas relaciones para planetas del tamaño de la Tierra. Entonces, Quick y su equipo aplicaron la tasa de desintegración a su lista de 53 planetas, asumiendo que cada uno tiene la misma edad que su estrella y que su manto ocupa la misma proporción del volumen del planeta que el manto de la Tierra.

Próximo, los investigadores calcularon el calor producido por otra cosa:la fuerza de las mareas, que es energía generada por el tirón gravitacional cuando un objeto orbita a otro. Planetas extendidos o elíptica, las órbitas cambian la distancia entre ellos y sus estrellas a medida que las rodean. Esto conduce a cambios en la fuerza gravitacional entre los dos objetos y hace que el planeta se estire, generando así calor. Finalmente, el calor se pierde al espacio a través de la superficie.

Una ruta de salida para el calor es a través de volcanes o criovolcanes. Otra ruta es a través de la tectónica, que es un proceso geológico responsable del movimiento de la capa rocosa o helada más externa de un planeta o luna. Cualquiera que sea la forma en que se descargue el calor, saber cuánto de él expulsa un planeta es importante porque podría hacer o deshacer la habitabilidad.

Por ejemplo, demasiada actividad volcánica puede convertir un mundo habitable en una pesadilla fundida. Pero muy poca actividad puede detener la liberación de gases que componen una atmósfera, dejando un resfriado, superficie estéril. La cantidad justa sostiene un habitable, planeta húmedo como la tierra, o una luna posiblemente habitable como Europa.

En la próxima década, Europa Clipper de la NASA explorará la superficie y el subsuelo de Europa y proporcionará información sobre el medio ambiente debajo de la superficie. Cuanto más aprendan los científicos sobre Europa y otras lunas potencialmente habitables de nuestro sistema solar, mejor podrán comprender mundos similares alrededor de otras estrellas, que pueden ser abundantes, de acuerdo con los hallazgos de hoy.

"Las próximas misiones nos darán la oportunidad de ver si las lunas oceánicas de nuestro sistema solar podrían sustentar la vida, "dice Rápido, quien es miembro del equipo científico tanto en la misión Clipper como en la misión Dragonfly a Titán, la luna de Saturno. "Si encontramos firmas químicas de vida, podemos intentar buscar signos similares a distancias interestelares ".

Cuando Webb se lanza, Los científicos intentarán detectar firmas químicas en las atmósferas de algunos de los planetas del sistema TRAPPIST-1, que está a 39 años luz de distancia en la constelación de Acuario. En 2017, Los astrónomos anunciaron que este sistema tiene siete planetas del tamaño de la Tierra. Algunos han sugerido que algunos de estos planetas podrían ser acuosos, y las estimaciones de Quick apoyan esta idea. Según los cálculos de su equipo, TRAPPIST-1 e, F, gyh podrían ser mundos oceánicos, lo que los colocaría entre los 14 mundos oceánicos que los científicos identificaron en este estudio.

Los investigadores predijeron que estos exoplanetas tienen océanos al considerar las temperaturas superficiales de cada uno. Esta información se revela por la cantidad de radiación estelar que cada planeta refleja en el espacio. El equipo de Quick también tuvo en cuenta la densidad de cada planeta y la cantidad estimada de calentamiento interno que genera en comparación con la Tierra.

"Si vemos que la densidad de un planeta es menor que la de la Tierra, eso es una indicación de que podría haber más agua allí y no tanta roca y hierro, "Quick dice. Y si la temperatura del planeta permite agua líquida, tienes un mundo oceánico.

"Pero si la temperatura de la superficie de un planeta es inferior a 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius), donde el agua se congela, "Rápido dice, "entonces tenemos un mundo oceánico helado, y las densidades de esos planetas son aún más bajas ".