¿Es posible la vida en una exotierra alrededor de una enana roja?

Los exoplanetas que giran alrededor de enanas rojas son los más numerosos del Universo, más que nada porque este tipo de estrellas es el más abundante en la Galaxia con diferencia. Es altamente probable que la primera exotierra -esto es, un planeta de masa terrestre situado en la zona habitable- sea un mundo localizado en un sistema con una estrella de tipo M. De hecho, dos de los mejores candidatos a mundos habitables –Gliese 581d y Gliese 667Cc– son planetas que encajan con esta descripción.

Agua en el terminador de una exotierra alrededor de una enana roja (fuente).

El problema es que la zona habitable de las enanas rojas se encuentra muy cerca a la superficie de la estrella, por lo que las exotierras que estén en estos sistemas presentarán siempre el mismo hemisferio hacia su sol, mecanismo conocido como tidal locking o acoplamiento de marea. Y claro, con unos extremos térmicos tan impresionantes, resulta difícil imaginar un ambiente idóneo para que exista agua líquida y vida tal y como la conocemos. Pero, contra todo pronóstico, los modelos teóricos demuestran que el agua líquida y la vida podrían existir en una región más o menos amplia alrededor del terminador planetario -la frontera entre el día y la noche-. Otro problema es el que tiene que ver con la elevada actividad de las estrellas de tipo M, muy propensas a emitir fulguraciones letales. En este caso, se cree que un campo magnético intenso y una atmósfera lo suficientemente densa podrían mitigar parcialmente los efectos dañinos de las radiaciones sobre la vida. Además, se sabe que el flujo de rayos X de una enana roja disminuye con la edad.

Pero el tema dista de estar claro. Hay un tercer efecto que podría dificultar la aparición de la vida en estos mundos, y es el mismo que provoca el violento vulcanismo de Ío, la luna de Júpiter: el calentamiento de marea. Este mecanismo depende de la excentricidad de la órbita -es decir, si es más o menos elíptica- y de la cercanía del planeta a su estrella. Precisamente, el calentamiento de marea puede ser el causante de que supertierras como CoRoT-7b tengan océanos de magma en su superficie. En un reciente estudio, un grupo de astrónomos dirigidos por Rory Barnes han determinado que la mayor parte de exotierras situadas en sistemas con una enana roja terminarían por convertirse en un exovenus en menos de 300 millones de años por culpa de un efecto invernadero descontrolado provocado por un calentamiento de marea interno. Si la órbita del planeta es ligeramente excéntrica, el calor adicional del calentamiento de marea provocaría que el hidrógeno molecular escapase del planeta en una fase temprana, impidiendo la formación de agua y favoreciendo un efecto invernadero global similar al de Venus. De este modo, cualquier exotierra situada en la parte más interna de la zona habitable de una enana roja con una masa inferior a las 0,3 masas solares terminaría por convertirse en un yermo desierto independientemente de la insolación media.

Zonas habitables (zona gris) alrededor de enanas rojas en función de la excentricidad. Los mundos situados a la izquierda de las gráficas de color serían inhabitables por culpa del calentamiento de marea adicional y se habrían convertido en exovenus (R. Barnes et al.).

Las buenas noticas es que este calentamiento de marea sólo afectaría a las exotierras con órbitas excéntricas y situadas en la región más interna de la zona habitable, así que es de suponer que la mayoría de mundos se librarían de estos efectos perniciosos. Por ejemplo, si aplicamos el modelo a Gliese 667Cc, parece que este planeta no experimenta en la actualidad un calentamiento de marea que le aleje de la zona habitable. Además, es poco probable que en el pasado su excentricidad orbital fuese mucho mayor, así que las condiciones potenciales de habitabilidad no se ven alteradas para este caso.

Análisis del calentamiento de marea para el sistema Gliese 667Cc (R. Barnes et al.).

El calentamiento de marea es por tanto un factor adicional que debemos tener en cuenta a la hora de estudiar la habitabilidad de las exotierras situadas en enanas rojas, aunque por suerte no parece ser demasiado restrictivo. El número de planetas habitables alrededor de estrellas de tipo M tiene que seguir siendo enorme.

Referencias:


16 Comentarios

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AnonymousAnonymous

Pues si Daniel en nuestra galaxia hay del orden de 200.000 millones de estrellas y por lo visto aproximadamente el 80% enanas rojas asi que por encima tiene que haber la tira de exotierras habitables. Igualmente sera sumamente interesante cuando entre en acción el E-ELT 39,3 metros para la proxima decada no tengo la menor duda de que descubrira alguna exotierra habitable y sino tiempo al tiempo.

Anonimo

En la Tierra la tectónica de placas ha sido decisiva para que la superficie se renueve constantemente. Si un planeta fuese más pequeño que la Tierra y no tuviese calor interno como para mantener durante mucho tiempo una tectónica, el calentamiento de marea aportaría ese calor.

Daniel Marín

Sí, por supuesto. Pero la tectónica de placas depende de la temperatura interna (poca y no hay porque el magma es casi sólido, mucha y tampoco hay porque el magma es poco viscoso), composición y contenido de agua en la corteza.

Saludos.

sergei

Una cuestión interesante.

lo primero que determina la cantidad de radiación que recibe un planeta es la temperatura de su estrella y la distancia entre ambos. Partiendo de allí, para un planeta en tidal locking sin atmósfera, existiría una temperatura superficial máxima en la que la radiación recibida se iguala con la radiada, produciéndose el equilibrio térmico. (e=sigma*T4) . Como curiosidad, se puede demostrar que las temperaturas máximas lunares se corresponden con éste principio termodinámico.

En la cara de sombra, sin atmósfera, se radiaría el calor interno del planeta incluyendo probablemente los efectos térmicos de marea, pues no recibe radiación solar. Ello determina la temperatura mínima.

Ahora bien, si el planeta tiene suficiente masa para que la gravedad sea capaz de mantener una atmósfera sin que el viento solar la arrastre, existirá un fluido que transportará por convección el calor desde el foco caliente – o zona que mira al sol – hasta el frío (Zona de sombra). Como consecuencia, la temperatura de la zona fría aumenta y también su capacidad de radiación al espacio, disminuyendo tanto la temperatura media del planeta como la diurna, debido a la refrigeración de las corrientes convectivas del fluido. Cuanto más masiva sea la presencia de fluidos (mares y atmósfera), más templado será el planeta.

En cuanto a la presencia de agua líquida, dependerá finalmente de las condiciones de presión y temperatura en la superficie del planeta. Si la cantidad de agua es suficiente, los propios océanos llevarían a cabo la mayor parte del trabajo de transportar el calor, debido a las magníficas propiedades termodinámicas del agua líquida.

Aún así, no sé si un planeta con océanos y una presión atmosférica de 50 bars podríamos considerarlo habitable. Es muy difícil saber lo que ocurre desde tan lejos, Daniel. Todo depende de un delicado equilibrio. Probablemente llevas razón y la mayor parte de esos mundos no reúnen las condiciones adecuadas, por uno u otro motivo. Pero el universo es tan grande que en alguna parte vamos a encontrar una singularidad semejante a la nuestra. Un saludo.

AnonymousAnonymous

TITAN:Totalmente de acuerdo excelente comentario sergei.Una muy buena explicacion de como una atmosfera puede regular las temperaturas de un planeta haciendo que pueda o no pueda ser habitable.Solo hay que mirar a VENUS que a pesar de que el dia (243 dias aproximadamente) son mas largos que su año (225 dias aproximadamente),las temperaturas varian poco.

AnonymousAnonymous

Entonces, ¿no es posible que un planeta en la zona de habitabilidad de una enana roja tenga movimiento de rotacion?
¡Pues vaya chasco¡ Teniendo en cuenta como decis que las enanas rojas son el tipo de estrella mas comun de la galaxia.
O sea, que para encontrar un planeta con rotacion en la zona de habitabilidad de una estrella esta tiene que ser tipo nuestro sol.
Bueno, siempre nos quedaran los satelites de esos planetas “quietos”.
Estupendo articulo, Daniel.

OPINIÓN Y DEBATE

Yo siempre había pensado que las enanas rojas al ser estrellas mucho más pequeñas y frías que nuestro sol tendrían también mucha menos actividad, emitiendo menos fulguraciones y menos energéticas que las de nuestro sol.
Desde luego estaba equivocado, he estado leyendo algún artículo por internet sobre las enanas rojas y es como dice Daniel. Me he quedado bastante sorprendido.

etxazpi

“Si la órbita del planeta es ligeramente excéntrica, el calor adicional del calentamiento de marea provocaría que el hidrógeno molecular escapase del planeta en una fase temprana, impidiendo la formación de agua y favoreciendo un efecto invernadero global similar al de Venus.”

Perdonad pero alguien me puede explicar que quiere decir esta frase? El agua no se forma en los planetas, creía yo, sino que se forma en la nube alrededor de la protoestrella y que luego se acumula en los planetas a medida que se forman y son bombardeadon por otros cuerpos estelares que contenen agua.

Daniel Marín

El hidrógeno no forma parte de la composición de la atmósfera terrestre, pero sí de la atmósfera primigenia de una supertierra. Por otro lado, el hidrógeno procedente del agua puede aparecer en la alta atmósfera por acción de la radiación UV y escapar al espacio. Por otro lado, el origen del agua terrestre dista de estar claro. Parte procede de los cometas/asteroides, pero otra parte se formó in situ.

Saludos.

DolgovDolgov

Hola:
Me gustaria saber cómo afectaría la radiación de alta energía ( R X, protones,…) a la vida de ese supuesto planeta si está tan cerca de la estrella ¿no sería esto más importante que el calentamiento de marea? si miramos lo que le pasa a Io, por ejemplo, no me parece tan perjudicial para el origen de la vida (¿no serían peor sus efectos colaterales de volcanismo, por ejemplo?)

Daniel Marín

Depende de qué tipo de vida tengamos en mente. Pero en general, llevas razón, el efecto de la radiación sería más importante que el calentamiento de marea. El efecto específico dependería de la atmósfera del planeta y la estrella.

Saludos.

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