Los exoplanetas habitables de Kepler

 

De entre los más de dos mil exoplanetas descubiertos por el telescopio espacial Kepler los que más nos interesan son aquellos situados en la zona habitable, es decir, mundos que podrían ser capaces de tener cuerpos de agua líquida en su superficie de forma estable siempre y cuando reuniesen las condiciones adecuadas (una atmósfera con una densidad mínima, un periodo de rotación adecuado, un eje de rotación no muy inclinado, etc.). Ahora bien, ¿cuántos planetas extrasolares potencialmente habitables ha descubierto Kepler?

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Planetas y candidatos a planetas descubiertos por Kepler en la zona habitable dependiendo del tipo (temperatura) estelar. En amarillo la zona habitable pesimista y en rojo la optimista (Chester Harman).

La respuesta depende de varios factores. El primero es qué entendemos por zona habitable. Sí, es la zona alrededor de una estrella en la que un planeta podría poseer océanos de forma estable, pero cómo definimos sus límites es objeto de debate. Normalmente se ha definido el límite interior de la zona habitable —el más caliente— teniendo en cuenta tres condiciones extremas: la temperatura de efecto invernadero húmedo (cuando un planeta comienza a perder agua desde su atmósfera por la alta temperatura), el efecto invernadero descontrolado (cuando los océanos se evaporan totalmente) y la condición de ‘Venus reciente’ (que no descarta que Venus fuese habitable hasta hace mil millones de años como mínimo).

En el límite exterior de la zona habitable las condiciones que debemos sopesar son la temperatura de condensación del dióxido de carbono, el máximo efecto invernadero (más allá de este límite añadir más CO2 no nos asegura unas temperaturas compatibles con el agua líquida) y la condición de ‘Marte primigenio habitable’ (sabemos que Marte tuvo agua líquida superficial hace cuatro mil millones de años a pesar de que el Sol era un 25% más débil).

En los últimos años diversos estudios han obligado a replantearnos estos límites. Actualmente se considera que existen dos tipos de zonas habitables, la teórica o ‘pesimista’ y la empírica u ‘optimista’. Los límites exteriores de los dos tipos son prácticamente similares: 1,7 y 1,8 Unidades Astronómicas (de 255 a 270 millones de kilómetros). Sin embargo, los límites interiores son muy diferentes. La zona habitable pesimista comienza a 0,99 UA (148,5 millones de kilómetros), mientras que la optimista lo hace a 0,75 UA (112,5 millones de kilómetros) para una estrella de tipo solar. De acuerdo con estos parámetros, Marte está en la zona habitable del sistema solar —un ejemplo de que el encontrarse en esta zona no significa automáticamente ser habitable—, mientras que la Tierra está dentro de la zona pesimista por los pelos (lo cual implica que, de poder aplicar este límite a nuestro planeta, en pocos cientos de millones de años la Tierra comenzará a dejar de ser habitable).

Esta diferencia en el límite interior viene dada por las diferentes condiciones de efecto invernadero descontrolado y ‘Venus reciente’ (la primera sitúa el límite interior de la zona habitable a 0,99 UA). Por si fuera poco, hay investigadores que piden que se introduzcan otros límites para tener en cuenta el efecto invernadero de otros gases (es llamativo el caso del hidrógeno molecular, que podría ampliar el límite externo de la zona habitable para planetas con atmósferas ricas en este gas hasta las 10 UA). Otros tipos de planetas distintos a la Tierra podrían ser habitables a diferentes distancias. Por ejemplo, los planetas ‘tipo Dune’ —o sea, mundos desérticos— es posible que sean habitables (en las regiones polares) a distancias de tan solo 0,38-0,77 UA.

El segundo factor a la hora de buscar los planetas habitables de Kepler es su tamaño. Obviamente no nos interesan planetas gigantes que estén en la zona habitable —aunque estos mundos podrían albergar exolunas habitables, pero esa es otra historia—, así que lo ideal es centrarse en aquellos con un tamaño inferior a 2 radios terrestres. Los modelos teóricos indican que todos los mundos por encima de este tamaño son minineptunos, o sea, no son planetas telúricos con una superficie sólida convencional (en realidad la mayoría de modelos apuntan a que el límite entre supertierras y minineptunos es inferior, entre 1,2 y 1,6 radios terrestres, pero el valor de 2 radios terrestres nos vale como límite superior). Por último, no debemos olvidar que el equipo de Kepler solo ha confirmado la existencia de una fracción de todos los planetas detectados. El resto son candidatos a planetas (quizás sean falsos positivos, es decir, ruido, enanas marrones, planetas más grandes, estrellas binarias, etc.).

Teniendo esto en cuenta, vayamos al grano. ¿Cuántos planetas habitables ha detectado Kepler? Un equipo de investigadores con Stephen Kane a la cabeza ha usado los datos acumulados por Kepler hasta mayo de 2013 para responder a esta pregunta. Si usamos la definición pesimista de zona habitable, entonces tenemos que Kepler ha descubierto veinte planetas y candidatos a planetas habitables (y recalcamos lo de candidatos, porque es posible que estos mundos no tengan realmente las características que creemos que tienen). Entre estos veinte mundos, la mayoría alrededor de estrellas más pequeñas y frías que el Sol, encontramos exoplanetas confirmados ya famosos como Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-283c, Kepler-296f y Kepler-442b. Es llamativa la ausencia en la lista de otros planetas descubiertos supuestamente habitables como Kepler-296e, Kepler-62e, Kepler-440b o Kepler-438b.

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Planetas (círculos azules) y candidatos a planetas (círculos rojos) descubiertos por Kepler en la zona habitable dependiendo del tipo (temperatura) estelar. En verde la zona habitable pesimista y en naranja la optimista (Kane et al.).
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La lista de planetas (aquellos con un número de catálogo ‘Kepler’) y candidatos a planetas habitables en la zona habitable pesimista de sus estrellas (Kane et al.).

¿Y si usamos la zona habitable optimista? Entonces el número de planetas y —sobre todo— candidatos a planetas habitables se dispara hasta llegar a los 120. La lista es muy interesante, especialmente si somos capaces de confirmar la existencia de algunos de estos candidatos en el futuro a partir de los viejos datos de Kepler (recordemos que el observatorio espacial ya no puede buscar exotierras y que la inmensa mayoría de estos candidatos a exoplanetas son demasiado débiles para que puedan ser analizados adecuadamente con instrumentos terrestres), pero no olvidemos que muchos de estos candidatos pueden no existir o, más probablemente, ser minineptunos en vez de planetas terrestres.

Entre 20 y 120 exoplanetas potencialmente habitables. No esta nada mal. Si suponemos que el porcentaje de planetas habitables en las estrellas cercanas es similar, en las próximas décadas seremos capaces de estudiar de primera mano las atmósferas de muchos de estos mundos en búsqueda de biomarcadores.

Referencias:



21 Comentarios

  1. Marte no es habitable por pequeño. Si tuviera el tamaño de la Tierra seguramente lo seria.

    Por lo demas, es una lastima que solo sepamos que hay ALGO orbitando esas estrellas, que con toda probabilidad es un planeta, y no como es ese algo. Y puede que por la lejania a los mundos de Kepler nunca se sepa.

  2. Daniel (o cualquier otro entendido en la materia). Si un planeta tiene acoplamiento de marea con su estrella, ¿Ampliaría esto su rango de habitabilidad? (El lado nocturno en planetas cercanos al sol y en las zonas de terminador y el lado diurno en planetas mas alejado como Marte) Es más, si Marte tuviera un acoplamiento de marea, ¿Sería su lado diurno más habitable?.
    Un último caso que no deja de rondarme es el del Planeta Canyon, de Larry Niven. Por si no tienes conocimiento, era un planeta similar a Marte donde un arma fantástica creó una depresión de unos cincuenta kilómetros de radio. En esa depresión se volcó la mayoría del agua y la atmósfera presente en el planeta. Imaginemos el caso de Marte… Si de repente un impacto de asteroide, gran gran asteroide, hiciera una cosa así (excavar un agujero grande grande) , ¿Pasaría lo mismo? Al margen de la habitabilidad me refiero, ¿se volcaria gran parte de la atmósfera (y la poca hidrosfera) en el agujero?
    Gracias por estos post, como por todo tu trabajo.

    1. No veo porqué un cañón va a proteger de la pérdida de agua. Ese agua, que dentro del cañón, por mayor presión atmosférica, podría alcanzar el estado líquido, se evaporaría igual fuera del cañón y se iría perdiendo por el viento solar igual que ahora.

      Es decir… yo entiendo que el ritmo de pérdida sería similar, a no ser que la grieta tenga una trampa fría por debajo del nivel de superficie y reduzca la velocidad de pérdida porque el agua tendería a mantenerse condensada salvo en poco porcentaje por encima de un punto concreto de la atmósfera.
      Eso sí… el cañón tendría más atmósfera por bastante tiempo, y quizás al punto del agua líquida. Marte, con más presión, tendría agua líquida de vez en cuando por ahí.

      Yo creo que la depresión podría ser habitable por más tiempo, pero el resto del planeta me parece que no.

    2. Tiene un artículonDaniel precisamente sobre mundos acoplados,
      https://danielmarin.naukas.com/2013/05/06/las-tierras-con-forma-de-ojo-los-refugios-de-la-vida-en-la-galaxia/
      Respecto a la geografía de los planetas, depende de su gravedad. Montañas como Olympus de Marte (un volcán en escudo) en la Tierra no puede existir, colapsaría por su propio peso. Lo mismo pasaría con una depresión tectónica muy pronunciada, si es demasiado honda las paredes colapsan y se rellena. Por eso los planetas son esféricos. Hay una superficie equipotencial sobre la cual ninguna estructura puede elevarse por encima de un límite ni puedes tener un hueco por debajo. Para la Tierra grosso modo vienen siendo 10 km (influye el océano y sobre todo la rotación, que hace que no sea una esfera sino un elipsoide de revolución encima aplastado por el peso del hielo antártico), eso en la perspectiva de casi 6.400 de radio no es nada. Una supertierra podría ser mucho más «plana» que nuestro planeta, y los efectos en la climatología brutales.

      1. Si no pasan las 2g dichas supertierras no diferirán mucho de nuestra Tierra, 2 radios terrestres, 2 veces nuestra masividad, una distancia análoga de entre 1 a 2 ua y solo falta nuestra densidad de materiales en núcleo, manto y corteza que hete allí el problema si no presentase similaridad con la Tierra. Los materiales con los que hacer el cuerpo planetario dan la biodiversidad en biomas de los 4 biolementos + el fósforo, por lo menos en la vida como la conocemos no extremofila. El tamaño y los materiales junto al estabilizador satelital hacen la excepción.
        http://exoplanetashabitables.blogspot.com.ar/2016/08/biofirmas-i-gases-atmosfericos-el.html

        1. Tierra 9,807 m/s² 1g
          Urano 8,69 m/s² a menos de 1g
          Saturno 10,44 m/s² >1g
          Neptuno 11,15 m/s² >1g
          Júpiter 24,79 m/s² = 2,52g
          Que si es por la gravitabilidad serían casi todos habitables.

    3. Niven no ha sido el único en jugar con esa idea (Canyon). Ahora mismo recuerdo el cuento Jardines Sumergidos (en la antología Crystal Express) de Bruce Sterling, que precisamente transcurre en Marte: un gran cráter oficia como oasis en el que se experimentan diversos ecosistemas con vistas de aplicarlos a todo el planeta cuando el actual proceso de terraformación culmine.

      Pero, a las objeciones ya observadas por Zanstel y Stewie, yo agregaría otra: el debilísimo (casi nulo) campo magnético marciano. No hay nada que desvíe las partículas altamente energéticas del viento solar. Adiós al H del H2O… y adiós también al ozono que filtra la luz ultravioleta. A los turistas que visitan la cuenca Hellas se les aconseja untarse generosamente con crema bronceadora filtro UV grado 5000 🙂

    1. Pero el principal es el telescopio james webb que se lanzara en 2018,va a tener tanta potencia que va a poder ver los exoplanetas directamente

  3. Hola, muchas gracias por el artículo, no es fácil encontrarlos como éste en español. Sólo echo de menos las distancias a las que se encuentran los exoplanetas en la tabla para hacerme una idea de la abundancia. Y por otro lado, en la misma tabla aparece Teff, que supongo que significará «temperatura efectiva», es decir, calculada. ¿Cómo es que en esta tabla aparecen valores entre 3000 y pico y 6000 y pico Kelvin?

    1. «Stellar effective temperature» es la temperatura efectiva de las estrellas, no la de sus respectivos planetas. ¡Menuda habitabilidad infernal sería si no! 🙂

  4. Yo también puedo analizar el estudio en modo pesimista u optimista. En modo pesimista, es demencial la arrogancia-ignorancia que tenemos buscando réplicas de la Tierra, si no en todo, en parte. Ni siquiera hemos acabado de estudiar todos los ecosistemas de la Tierra, ni sabemos ni superficialmente la relación entre ellos. En modo optimista, unos monos pelados que destrozan su planeta y se destrozan entre ellos por estupideces, buscan un espejo en el que mirarse en medio de distancias y tamaños para los que su cerebro ni siquiera fue amoldado.
    Siempre mejor positifo que negatifo, ¿eh?
    Si definimos «vida» como cosas parecidas a máquinas de von Neumann, o con sus propiedades, y sistemas metabólicos de entropía negativa (la factura la paga su sol), me apuesto cualquier cantidad de dinero que 120 es una cifra cortísima.
    Ahora, como la de aquí abajo, eso ya no sabría decir. Quizá ninguno de ellos. Me refiero claro a la apariencia.
    No somos el centro del Universo.
    Y por cierto, no acabo de ver el fundamento de la hipótesis de que todo gira fundamentalmente en torno a la radiación solar recibida. ¿Alguien se ha molestado en calcular qué cantidad de calor irradia una supertierra disipándolo (vía tectónica, supongo), o incluso qué clase de campo magnético podría tener?

    1. Bueno, Daniel lo menciona al aclarar que esta en linea de debate, asi mismo menciona que no se consideran planetas gigantes ni exolunas, tampoco muchos factor. Vamos, que estamos acotando, es un primer metodo para dicernir mundos habitables y el usar el criterio de buscar planetas similares al terrestre, pues… esta bien no? al fin y al cabo podemos confirmar que la tierra es habitable (digo, eso si esta confirmado al 100%). Saludos.

    1. 20… que transitan. La probabilidad de tránsito de un planeta como la tierra es de menos del 1%. Eso se traduce en un par de miles de candidatos, así a bulto sólo en el campo Kepler.

  5. Todo este trabajo de búsqueda es preliminar.
    Espero que para cuando llegue la hora de enviar misiones no tripuladas y tripuladas a conquistar esos planetas, hallamos descubierto métodos para viajar en el espacio-tiempo de una forma mas rápida, porque si no, no tiene sentido todo esto.
    Confío en la eficacia del trabajo colaborativo en el que estamos inmersos en las últimas décadas. Gracias al avance de las telecomunicaciones, los humanos podemos trabajar como si fuésemos un organismo complejo multineuronal. Esa inteligencia colectiva que ha alcanzando cotas impensables hace sólo unos años.
    La verdad es que me siento afortunado de vivir en este tiempo.

  6. Aunque solo hubiera uno…o ninguno, entre los detectados, probablemente seguirá habiendo millones habitables que estarán justo en el medio de estos modelos y fuera de nuestro alcance.

    Me parece muy curioso q el radio para los habitables sea parecido al de la Tierra…y por tanto la gravedad. Como si Starwars o Star trek no fueran tan descabellados jajaja.

  7. Veinte planetas potencialmente habitables de entre los más de 1000 descubiertos por Kepler no parece gran cosa pero yo confío en que el número real de planetas potencialmente habitables va a ser bastante mayor y no sólo porque quedan muchos por confirmar. En primer lugar porque el método de tránsito detecta más fácilmente los planetas grandes que orbitan cerca de estrellas pequeñas (la Tierra, obviamente, no cumple ninguna de las 3 condiciones). En segundo lugar porque creo (esto es «fe» mía) que muchos gigantes gaseosos tienen satélites de suficiente tamaño para ser habitables.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 9 agosto, 2016
Categoría(s): ✓ Astronomía • Exoplanetas • Kepler