Puede haber muchos planetas con atmósferas llenas de vapor de agua

EP | 15/03/2021

La ilustración de un artista del exoplaneta WASP-121b, que parece tener agua en su atmósfera. - ENGINE HOUSE VFX, UNIVERSITY OF EXETER

Científicos han propuesto un mecanismo por el que los planetas rocosos no solo podrían desarrollar atmósferas llenas de vapor de agua, sino mantenerlas durante largos períodos.

Publicada en Astrophysical Journal Letters, la investigación amplía nuestra imagen de la formación planetaria y podría ayudar a dirigir la búsqueda de mundos habitables en otros sistemas estelares.

"Nuestro modelo dice que estos exoplanetas rocosos calientes deberían tener una atmósfera dominada por el agua en algún momento, y para algunos planetas, puede ser bastante tiempo", dijo el profesor asistente de la Universidad de Chicago Edwin Kite, experto en cómo evolucionan las atmósferas planetarias con el tiempo y coautor del estudio.

A medida que los telescopios documentan más y más exoplanetas, los científicos están tratando de averiguar cómo se verían. Generalmente, los telescopios pueden informarle sobre el tamaño físico de un exoplaneta, su proximidad a su estrella y, si tiene suerte, cuánta masa tiene. Para ir mucho más allá, los científicos tienen que extrapolar en base a lo que sabemos sobre la Tierra y los otros planetas de nuestro propio sistema solar. Pero los planetas más abundantes no parecen ser similares a los que vemos a nuestro alrededor.

"Lo que ya sabíamos de la misión Kepler es que los planetas un poco más pequeños que Neptuno son realmente abundantes, lo cual fue una sorpresa porque no hay ninguno en nuestro sistema solar", dijo Kite en un comunicado. "No sabemos con certeza de qué están hechos, pero hay una fuerte evidencia de que son bolas de magma envueltas en una atmósfera de hidrógeno".

También hay una gran cantidad de planetas rocosos más pequeños que son similares, pero sin las capas de hidrógeno. Entonces, los científicos supusieron que muchos planetas probablemente comienzan como esos planetas más grandes que tienen atmósferas hechas de hidrógeno, pero pierden sus atmósferas cuando la estrella cercana se enciende y expulsa el hidrógeno.

Pero quedan muchos detalles por completar en esos modelos. Kite y la coautora Laura Schaefer de la Universidad de Stanford comenzaron a explorar algunas de las posibles consecuencias de tener un planeta cubierto de océanos de roca derretida.

"El magma líquido es bastante líquido", dijo Kite, por lo que también gira vigorosamente, al igual que los océanos de la Tierra. Existe una buena posibilidad de que estos océanos de magma estén succionando hidrógeno de la atmósfera y reaccionen para formar agua. Parte de esa agua se escapa a la atmósfera, pero mucha más se absorbe en el magma.

Luego, después de que la estrella cercana elimina la atmósfera de hidrógeno, el agua se extrae a la atmósfera en forma de vapor de agua. Finalmente, el planeta se queda con una atmósfera dominada por el agua.

Esta etapa podría persistir en algunos planetas durante miles de millones de años, dijo Kite.

Hay varias formas de probar esta hipótesis. Está previsto que el telescopio espacial James Webb, el poderoso sucesor del telescopio Hubble, se lance a finales de este año; podrá realizar mediciones de la composición de la atmósfera de un exoplaneta. Si detecta planetas con agua en sus atmósferas, esa sería una señal.

Otra forma de realizar la prueba es buscar señales indirectas de atmósferas. La mayoría de estos planetas están bloqueados por mareas; a diferencia de la Tierra, no giran cuando se mueven alrededor de su sol, por lo que un lado siempre está caliente y el otro frío.

Un par de alumnos de Universidad de Chicago han sugerido una forma de utilizar este fenómeno para comprobar la atmósfera. Los científicos Laura Kreidberg y Daniel Koll, ahora en el Instituto Max Planck de Astronomía y MIT, respectivamente, señalaron que una atmósfera moderaría la temperatura del planeta, por lo que no sería una gran diferencia entre los lados diurnos y nocturnos. Si un telescopio puede medir la intensidad con la que brilla el lado diurno, debería poder decir si hay una atmósfera que redistribuye el calor.

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