¿Son habitables las supertierras?

Las supertierras, mundos rocosos a caballo entre nuestro planeta y los gigantes de hielo como Urano y Neptuno, son un tipo de planeta muy abundante en el Universo. Muchas de ellas están situadas en la zona habitable de su estrella, ¿pero son realmente aptas para la vida? Existen muchos estudios que han analizado el problema de la habitabilidad de las supertierras desde el punto de vista de su interior. Y los resultados son prometedores, porque parece ser que una supertierra habitable podría mantener durante más tiempo una tectónica de placas activa, el principal mecanismo regulador del clima terrestre a largo plazo. Todo esto está muy bien, ¿pero qué hay de la atmósfera?

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A diferencia de la Tierra, las supertierras podrían haber retenido su atmósfera de hidrógeno primigenia (http://www.ras.org.uk/).

En un reciente artículo obra de un grupo de científicos liderado por Helmut Lammer (del IWF de Austria) se analiza la composición atmosférica de las supertierras y en esta ocasión la cosa no pinta tan bien. Se supone que los protoplanetas con una masa de entre 0,1 y 5 veces la terrestre que se formen en la zona habitable de las estrellas de tipo solar (tipo espectral G) deben rodearse de una densa atmósfera de hidrógeno. Con el tiempo, los planetas de masa terrestre o inferior se libran de esta envoltura gracias a la acción de los rayos X y ultravioletas provenientes de la joven estrella. El hidrógeno es mucho más ligero que el resto de gases, por lo que sufre el grueso de los efectos del proceso de pérdida atmosférica. Una estrella emite radiaciones ionizantes con gran profusión durante los primeros millones de años de vida antes de estabilizarse, así que el ritmo de desaparición de la atmósfera se para casi por completo pasado un tiempo.

Para un planeta de tamaño terrestre, la pérdida del envoltorio original de hidrógeno se produciría en unos cien millones de años, un parpadeo en la vida de una estrella. Sin embargo, para las supertierras el asunto sería muy diferente. Por culpa de su mayor gravedad superficial, cien millones de años no es tiempo suficiente para que estos mundos pierdan su hidrógeno. Pasada la fase de ‘rebeldía’ juvenil de la estrella, el envoltorio de hidrógeno podría durar prácticamente durante el resto de la vida del planeta. ¿Y qué tiene esto de malo? Pues en principio nada. Más bien todo lo contrario. Una atmósfera rica en hidrógeno podría servir de escudo y disminuir la tasa de pérdida atmosférica de especies moleculares de mayor masa como el nitrógeno. Y no sólo eso. También permitiría aumentar la temperatura media superficial del planeta gracias al efecto invernadero. Y, puesto que las estrellas de tipo solar son menos brillantes durante su juventud, una atmósfera rica en hidrógeno nos permitiría resolver la ‘paradoja del joven sol débil’ de forma simple.

El problema es que una atmósfera tan densa -que tendría entre cien y mil veces la cantidad de hidrógeno almacenada en los mares terrestres- generaría una presión superficial brutal, probablemente incompatible con las formas de vida compleja que conocemos en la Tierra. De ser ciertos estos resultados, las supertierras con una masa superior a 1,5 veces la terrestre (lo que corresponde a radios comprendidos entre 0,8 y 1,15 veces el de nuestro planeta) poseerían una atmósfera rica en hidrógeno demasiado densa para permitir la existencia de vida.

Aún es pronto para saber si las sueprtierras son mundos muertos rodeados por atmósferas de hidrógeno, pero lo que está claro es que para comprender la habitabilidad de un exoplaneta debemos tener en cuenta múltiples factores (composición, estructura interna, atmósfera, etc.), cada uno de ellos increíblemente complejo incluso si lo estudiamos por separado.

Referencias:

 



85 Comentarios

  1. ¿Y por qué nunca se tiene en cuenta la gravedad cuando leo algo en algún sitio acerca de las supertierras?. No me sentiría muy cómodo pesando una tonelada. Aparte de que el acceso al espacio sería mucho más difícil hasta el punto de que quizás los cohetes químicos serían inviables en una supertierra por que pesarían tanto que consumirían más combustible y necesitarían mucho más y eso los haría aun más pesados. A partir de un nivel de Gs (no se calcular cuantos), los cohetes químicos serían inviables y haría falta otra tecnología con más empuje.

  2. Puedes calcular fácilmente la gravedad en la superficie teniendo en cuenta que ésta es directamente proporcional a la masa del planeta e inversamente proporcional al cuadrado del radio del planeta.

    Por ejemplo, para una supertierra de 1,5 masas terrestres y 1,15 radios terrestres sería de 1,5 / 1,15^2 = 1,13 veces la gravedad terrestre.

    1. Gracias, no conocía esa fórmula. Creo que para calcularlo me habría complicado más la vida.
      A lo que me refiero es que utilizando los cohetes convencionales que tenemos, y sabiendo que tienen un empuje X, que pesan Y y que el combustible pesa Z, a medida que aumenta la fuerza de la gravedad a los cohetes les supondrá más esfuerzo y consumirán más combustible elevar el mismo peso y se necesitará más combustible.
      Pienso que existe un nivel de Gs a partir del cual es imposible conseguir la velocidad de escape y añadir combustible lo único que conseguiría es empeorar la situación.
      Pensaba que en alguna de las super tierras podría darse esa situación, pero viendo los resultados con por ejemplo una super tierra de por ejemplo 10 veces la masa de la tierra y por ejemplo 3 radios terrestres tampoco es para tanto.

  3. ¿Y no podría haber algo que respire ese hidrógeno?
    Tengo entendido que es un gas muy reactivo.
    ¿No podría ser asimilado en minerales o usado por organismos en su metabolismo?

    1. Hay bacterias que usan H2 en su metabolismo:
      http://web.udl.es/usuaris/r5213847/metanog.html
      Como ves hay no hay solo una, sino varias rutas metabólicas distintas en las que se aprovecha el hidrógeno para obtener energía mediante su oxidación, o dicho al revés, se usa el hidrógeno para reducir compuestos, liberando energía.
      En principio, podría darse perfectamente en otro planeta. Pero un planeta en el que abunda el H2 es Júpiter, y no hay nada que indique que hay vida en su atmósfera. Claro está que tampoco se ha buscado a conciencia, como se está haciendo en Marte. Así que la posibilidad biológicamente hablando está ahí, pero se necesitan además otras condiciones, no sólo la presencia de hidrógeno, por ejemplo cierto rango de temperaturas, o tal vez un sustrato sólido, y por supuesto la presencia de moléculas para reducir.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 1 marzo, 2014
Categoría(s): ✓ Astronomía • Exoplanetas • Sondasespaciales