Un estudio de la NASA amplía la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema al indicar que 17 exoplanetas podrían tener océanos de agua líquida, esencial para la vida, bajo capas de hielo.
En ocasiones, el agua de estos océanos podría hacer erupción a través de la corteza de hielo en forma de géiseres. El equipo científico calculó la cantidad de actividad de géiseres en estos exoplanetas, la primera vez que se realizan estas estimaciones. Identificaron dos exoplanetas lo suficientemente cerca como para poder observar con telescopios signos de estas erupciones.
La búsqueda de vida en otras partes del Universo normalmente se centra en exoplanetas que se encuentran en la "zona habitable" de una estrella, una distancia donde las temperaturas permiten que el agua líquida persista en sus superficies. Sin embargo, es posible que un exoplaneta demasiado distante y frío todavía tenga un océano debajo de una corteza de hielo si tiene suficiente calentamiento interno. Tal es el caso de nuestro sistema solar, donde Europa, una luna de Júpiter, y Encélado, una luna de Saturno, tienen océanos subterráneos porque se calientan por las mareas generadas por la atracción gravitacional del planeta anfitrión y las lunas vecinas.
Estos océanos subterráneos podrían albergar vida si tuvieran otras necesidades, como suministro de energía, así como elementos y compuestos utilizados en moléculas biológicas. En la Tierra, ecosistemas enteros prosperan en completa oscuridad en el fondo de los océanos, cerca de fuentes hidrotermales, que proporcionan energía y nutrientes.
"Nuestros análisis predicen que estos 17 mundos pueden tener superficies cubiertas de hielo pero reciben suficiente calentamiento interno debido a la desintegración de elementos radiactivos y fuerzas de marea de sus estrellas anfitrionas para mantener los océanos internos", dijo en un comunicaqdo la Dra. Lynnae Quick del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Gracias a la cantidad de calentamiento interno que experimentan, todos los planetas de nuestro estudio también podrían presentar erupciones criovolcánicas en forma de columnas similares a géiseres". Quick es el autor principal de un artículo sobre la investigación publicado el 4 de octubre en el Astrophysical Journal.
El equipo examinó las condiciones de 17 exoplanetas confirmados que son aproximadamente del tamaño de la Tierra pero menos densos, lo que sugiere que podrían tener cantidades sustanciales de hielo y agua en lugar de roca más densa. Aunque se desconoce la composición exacta de los planetas, las estimaciones iniciales de las temperaturas superficiales de estudios anteriores indican que son mucho más fríos que la Tierra, lo que sugiere que sus superficies podrían estar cubiertas de hielo.
El estudio mejoró las estimaciones de la temperatura de la superficie de cada exoplaneta al recalcular utilizando el brillo superficial conocido y otras propiedades de Europa y Encelado como modelos. El equipo también estimó el calentamiento interno total en estos exoplanetas utilizando la forma de la órbita de cada exoplaneta para obtener el calor generado por las mareas y agregándolo al calor esperado de la actividad radiactiva.
Las estimaciones de la temperatura de la superficie y el calentamiento total dieron el espesor de la capa de hielo para cada exoplaneta, ya que los océanos se enfrían y se congelan en la superficie mientras se calientan desde el interior. Finalmente, compararon estas cifras con las de Europa y utilizaron los niveles estimados de actividad de los géiseres en Europa como base conservadora para estimar la actividad de los géiseres en los exoplanetas.
Predicen que las temperaturas de la superficie son más frías que las estimaciones anteriores hasta 16 grados. El espesor estimado de la capa de hielo osciló entre aproximadamente 58 metros para Proxima Centauri b y 1,6 kilómetros) para LHS 1140 b a 38,6 kilómetros para MOA 2007 BG 192Lb, en comparación con el promedio estimado de Europa de casi 29 kilómetros. La actividad estimada del géiser pasó de aproximadamente 8 kilogramos/segundo para Kepler 441b a 290.000 kilogramos/segundo para LHS 1140 b y seis millones de kilogramos/segundo para Proxima Centauri b, en comparación con Europa a 2.000 kilogramos/segundo.
"Dado que nuestros modelos predicen que los océanos podrían encontrarse relativamente cerca de las superficies de Próxima Centauri b y LHS 1140 b, y su tasa de actividad de géiseres podría exceder la de Europa entre cientos y miles de veces, es más probable que los telescopios detecten actividad geológica en estos planetas", dijo Quick, quien presentó esta investigación en la reunión de otoño de la American Geophysical Union (AGU).
Esta actividad podría verse cuando el exoplaneta pasa frente a su estrella. Ciertos colores de la luz de las estrellas podrían verse atenuados o bloqueados por el vapor de agua de los géiseres. "Las detecciones esporádicas de vapor de agua en las que la cantidad de vapor de agua detectada varía con el tiempo, sugerirían la presencia de erupciones criovolcánicas", dijo Quick. El agua podría contener otros elementos y compuestos que podrían revelar si puede sustentar vida. Dado que los elementos y compuestos absorben luz en colores "característicos" específicos, el análisis de la luz de las estrellas permitiría a los científicos determinar la composición del géiser y evaluar el potencial de habitabilidad del exoplaneta.
Para planetas como Proxima Centauri b que no cruzan sus estrellas desde nuestro punto de vista, la actividad de los géiseres podría detectarse mediante potentes telescopios capaces de medir la luz que el exoplaneta refleja mientras orbita su estrella. Los géiseres expulsarían partículas heladas a la superficie del exoplaneta, lo que haría que el exoplaneta pareciera muy brillante y reflectante.