¿Las atmósferas hacen girar los exoplanetas hacia la habitabilidad? – Cielo y Telescopio

El mejor lugar para buscar planetas cercanos del tamaño de la Tierra es alrededor de las estrellas más pequeñas y frías. Una nueva investigación muestra que cualquier exoplaneta que gire alrededor de sus estrellas podría tener más posibilidades de ser habitable de lo que se pensaba anteriormente.

La concepción de este artista muestra los cuatro planetas interiores del sistema Gliese 581 y su estrella anfitriona, una estrella enana roja a solo 20 años luz de la Tierra.  El gran planeta en primer plano es el recién descubierto GJ 581g, que tiene una órbita de 37 días justo en el medio de la zona habitable de la estrella y tiene solo tres o cuatro veces la masa de la Tierra, con un diámetro de 1,2 a 1,4 veces el de Tierra.  lynette cocinero
La concepción de este artista muestra el planeta GJ 581g, que tiene una órbita de 37 días justo en el medio de la zona habitable de la estrella y tiene solo tres o cuatro veces la masa de la Tierra, girando alrededor de su estrella enana roja.
lynette cocinero

En la búsqueda de la Tierra 2.0, muchos astrónomos apuntan sus telescopios hacia estrellas más pequeñas y más frías. Estas llamadas enanas rojas no solo son el tipo de estrella más abundante en la galaxia, sino que también tienen aproximadamente una cuarta parte de la masa del Sol, lo que acerca sus zonas habitables y facilita la detección de cualquier planeta Goldilocks, ya sea a través de sus tirones gravitacionales sobre la estrella o cuando el planeta pasa frente a la estrella desde nuestra perspectiva.

Solo hay una trampa. Un planeta que orbita lo suficientemente cerca de su tenue estrella para estar en la zona habitable podría quedar bloqueado por mareas. Así como nuestro planeta ve un lado de la Luna en todo momento, las enanas rojas solo verán un lado de un planeta cercano en todo momento. Por lo tanto, un lado del planeta probablemente verá un día continuo y el otro oscuridad perpetua, lo que podría desestabilizar los intercambios químicos entre la atmósfera y la superficie o incluso (en casos extremos) provocar el colapso de la atmósfera. En resumen, es probable que los planetas bloqueados por mareas sean inhabitables.

Sin embargo, una nueva investigación sugiere que no todo está perdido para los planetas que orbitan estrechamente. Jérémy Leconte (Universidad de Toronto e Instituto Pierre Simon Laplace, Francia) y sus colegas piensan que el efecto de una atmósfera podría ser lo suficientemente fuerte como para romper cualquier bloqueo de marea, permitiendo que el planeta gire libremente y muestre un ciclo día-noche similar al de la Tierra.

Leconte y sus colegas crearon un modelo climático tridimensional (similar a los que se utilizan para analizar el cambio climático en la Tierra) para predecir el efecto de la atmósfera de un planeta determinado sobre la velocidad de su rotación.

Todo se remonta a la cantidad de luz estelar capaz de penetrar en la atmósfera del planeta y alcanzar la superficie. Cualquier diferencia de temperatura en la superficie, entre el día y la noche y entre el ecuador y los polos, impulsa los vientos. Esos vientos empujan constantemente contra el planeta chocando con las montañas o creando olas en el océano. Dicha fricción influye en la velocidad de rotación del planeta, lo que ayuda a acelerarlo o ralentizarlo.

«Mientras que las mareas gravitatorias y sus pares asociados tienden a bloquear el planeta por mareas, las mareas térmicas, producidas por la estrella que calienta la atmósfera del planeta, tienden a oponerse a las mareas gravitatorias y evitan que los planetas se bloqueen por mareas», dice el coautor Norm Murray. (Universidad de Toronto).

Los astrónomos han visto durante mucho tiempo este efecto en el planeta Venus, donde la influencia de la atmósfera es tan poderosa que fuerza al planeta fuera de la rotación sincrónica a una rotación retrógrada lenta: para un venusino, el Sol sale por el oeste y se pone por el este. Pero la gran atmósfera de Venus pesa unas 90 veces más que la nuestra, y los científicos planetarios no creían que atmósferas más delgadas como la de la Tierra pudieran transmitir su peso con tanta eficacia.

Las simulaciones de Leconte muestran que las atmósferas más delgadas en realidad tienen un mayor efecto de rotación en sus planetas. Con menos luz solar dispersa, el calor adicional llega a la capa atmosférica más profunda y crea vientos más fuertes. Si Venus tuviera una atmósfera como la de la Tierra, giraría 10 veces más rápido. Esto es radicalmente diferente de investigaciones anteriores, que sugerían que giraría 50 veces más lento.

Un planeta desbloqueado debería tener una fuerte mezcla atmosférica y temperaturas relativamente estables. «Esto aumenta enormemente las posibilidades de estabilidad atmosférica y, por lo tanto, de vida, en cualquiera de estos cuerpos, siempre que sean similares a la Tierra en términos de masa, contenido de agua y tal vez sus atmósferas», dice el experto en exoplanetas René Heller (McMaster Universidad, Canadá).

Además, evita muchos problemas creados en planetas bloqueados por mareas, como la trampa fría, por ejemplo. “El agua líquida en el lado soleado tiende a evaporarse y desde allí es transportada por los vientos (impulsados ​​por el gradiente de temperatura) hacia el lado oscuro, donde se precipita en forma de nieve y forma capas de hielo a gran escala”, dice Murray. «Dado que la parte posterior nunca ve la luz de la estrella anfitriona, las capas de hielo bien pueden ser permanentes». Eventualmente toda el agua líquida se movería hacia el lado oscuro, haciendo la vida imposible.

Aunque los investigadores muestran que una gran cantidad de exoplanetas terrestres conocidos deberían tener un ciclo día-noche, lo que podría hacerlos habitables, la duración de sus días podría durar entre unas pocas semanas y algunos meses. Así que Heller advierte que estos planetas aún estarían lejos de ser como la Tierra, con solo unos pocos días al año.

Esperemos que los resultados teóricos no permanezcan en la oscuridad de la observación por mucho tiempo. Los astrónomos pueden determinar la temperatura de los exoplanetas cuando pasan detrás de sus estrellas anfitrionas. Pero no será fácil hacer esto para mundos del tamaño de la Tierra. Leconte cree que podría estar al alcance del Telescopio Espacial James Webb (programado para lanzarse en 2018) si hay un planeta particularmente favorable para observar. De lo contrario, los astrónomos podrían tener que esperar al Telescopio Europeo Extremadamente Grande, cuya primera luz está programada tentativamente para 2024.

Referencia:

Jérémy Leconte et al. «Rotación asíncrona de planetas con masa terrestre en la zona habitable de estrellas de menor masa». Ciencias. Publicado en línea el 15 de enero de 2015.


Obtenga más información sobre el clima extraño en los mundos alienígenas en un informe especial presentado en nuestro edición de mayo de 2014.

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