Los astrofísicos que estudian un exoplaneta popular en la zona habitable de su estrella han descubierto que las corrientes eléctricas en la atmósfera superior del planeta podrían crear suficiente calentamiento para expandir la atmósfera lo suficiente como para abandonar el planeta, probablemente dejándolo inhabitable.
Hasta ahora, los científicos planetarios han pensado que un planeta habitable necesita un fuerte campo magnético que lo rodee para actuar como un escudo, dirigiendo las partículas ionizadas, los rayos X y la radiación ultravioleta del viento estelar alrededor y lejos de su atmósfera.
Eso es lo que ocurre en la Tierra, que impide que radiaciones peligrosas lleguen a la vida en la superficie, y lo que no ocurre en Marte, que ahora carece de un campo magnético global, lo que significa que los primeros habitantes del planeta rojo probablemente tendrán que vivir en cuevas y cavidades subterráneas. para protección contra el viento solar.
La nueva investigación, realizada por Ofer Cohen del Centro Lowell de Ciencia y Tecnología Espaciales de la Universidad de Massachusetts Lowell y sus colegas, publicada en The Astrophysical Journal , examinó si las corrientes eléctricas generadas en la ionosfera del exoplaneta Trappist-1e provocarían suficiente calentamiento y expansión de la atmósfera como para disiparse de la gravedad del planeta y perderse en el espacio.
TRAPPIST-1e es una estrella enana M fría en la constelación de Acuario, a unos 41 años luz de la Tierra. Su sistema planetario, que cuenta con siete exoplanetas observados, es el sistema más estudiado fuera de nuestro propio sistema solar.
Tres de estos planetas se encuentran en la zona habitable de la estrella, con temperaturas superficiales donde podría existir agua líquida. Debido a que las enanas M, que comprenden alrededor del 70% de las estrellas del universo, son más frías que nuestro sol, estas zonas están mucho más cerca de estas estrellas.
Trappist-1e, un exoplaneta descubierto en 2017, orbita a solo 0,028 AU de su estrella (donde 1 AU es la distancia promedio entre el Sol y la Tierra; Mercurio orbita a aproximadamente 0,4 AU). Rocoso y parecido a la Tierra, su densidad promedio es sólo un 2% mayor que la de la Tierra, y su gravedad superficial es del 82%. Es más, tiene una temperatura de equilibrio de 246 Kelvin, sólo 9 K por debajo de la de la Tierra.
Estas propiedades hacen de Trappist-1e uno de los exoplanetas más interesantes descubiertos hasta la fecha. ¿Pero tiene atmósfera? Debido a que está ubicado mucho más cerca de su estrella, la acción de los vientos estelares sobre la atmósfera debería ser mucho más fuerte que, por ejemplo, la de Mercurio, que no tiene atmósfera.
Trabajos anteriores demostraron que los vientos estelares de Trappist-1 podrían potencialmente despojar a sus exoplanetas de una atmósfera rica en hidrógeno mediante fotoevaporación, pero la complejidad del modelado significa que estos planetas podrían tener una gran cantidad de entornos atmosféricos.
Pero otro posible mecanismo de eliminación es cuando los vientos estelares cargados externamente impactan la atmósfera superior ionizada. En trabajos anteriores, Cohen y otros descubrieron que cuando la conductancia y la impedancia de cada uno son similares en magnitud, los tres exoplanetas trapenses e, f y g, podrían experimentar un calentamiento resistivo de corriente continua (CC) de hasta 1 vatio por metro cuadrado, 1 % de la irradiancia solar entrante y de 5 a 15 veces la energía estelar de la radiación ultravioleta extrema. Tal "calentamiento Joule" podría potencialmente despojar a cualquiera de estos planetas de la atmósfera. (En la Tierra, el calentamiento Joule es de aproximadamente 0,01 W/m 2 .)
Ahora Cohen y sus colegas han modelado un segundo fenómeno que también podría afectar las atmósferas planetarias de Trappist-1:el calentamiento debido al movimiento mismo del planeta. Se generarán corrientes eléctricas alternas (CA) en la atmósfera superior del planeta cuando éste encuentre un campo magnético estelar cambiante a medida que el planeta orbita su estrella (ley de inducción de Faraday).
Los planetas cercanos orbitan muy rápidamente (el período orbital de Trappist-1e es de solo 6,1 días terrestres) y el rápido cambio en el campo magnético de fondo conduce a la generación de fuertes corrientes ionosféricas que se disipan y crean un calentamiento potencialmente muy alto, al que llaman voltaje. -Calefacción Joule impulsada.
Debido a que los astrónomos no tienen mediciones del viento estelar y el campo magnético de Trappist-1, el grupo utilizó modelos validados basados en la física para calcular su producción de energía, su viento solar y el campo magnético cambiante a la distancia de Trappist-1e. Utilizando estimaciones razonables para el ancho de la ionosfera de Trappist 1e, su conductancia y la magnitud del campo magnético cambiante, sus resultados muestran que el flujo de energía de calentamiento Joule en la atmósfera superior del planeta variaría de 0,01 a 100 W/m. 2 , una cantidad significativa de calentamiento que puede ser mayor que el debido al ultravioleta extremo y del 1 al 10% del flujo de energía estelar en el planeta.
Concluyen que valores tan intensos podrían provocar una fuerte fuga atmosférica y "podrían conducir a una rápida pérdida de la atmósfera". Significa que los astrobiólogos y otros profesionales deberían tener en cuenta el calentamiento Joule al considerar la habitabilidad de un exoplaneta.
"Es probable que ambos mecanismos funcionen juntos en exoplanetas cercanos", dijo Cohen. "Por lo tanto, nuestro trabajo (y nuestro conocimiento del sistema solar) puede sugerir que los exoplanetas ubicados muy cerca de la estrella probablemente sean planetas desnudos sin atmósfera".
Cohen señala que su trabajo tiene un elemento político, ya que muchos equipos están investigando las atmósferas de los planetas Trappist-1. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ya ha comenzado a observar las atmósferas planetarias de este sistema (no encontrando ninguna), y hay planes para hacer más. "Esto puede ser un desperdicio de recursos si no hay un ambiente para estudiar", afirmó Cohen.
Más información: Ofer Cohen et al, Calentamiento de las atmósferas de exoplanetas de órbita corta por su rápido movimiento orbital a través de un entorno espacial extremo, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad206a
Información de la revista: Revista Astrofísica
© 2024 Red Ciencia X
