¿Podrían albergar agua líquida planetas como Neptuno o Júpiter?

La vida en la Tierra surgió en los océanos. Por tanto en la búsqueda de vida en otros cuerpos, del sistema solar y de otros sistemas estelares, la presencia de agua líquida puede ser un factor importante. En las últimas décadas nos hemos dado cuenta de que el agua líquida puede sobrevivir sobre astros muy diversos. Desde los lodos salinos que llenan el subsuelo de Marte, hasta los océanos de cientos de kilómetros de profundidad que creemos que ocupan el interior de muchas lunas del sistema solar, hemos descubierto que tan solo en nuestro pedacito de la Vía Láctea podría haber 25 veces más agua líquida de la que pensábamos. También sabemos que planetas como Urano y Neptuno contienen grandes cantidades de este compuesto, aunque no sabemos en qué estado aparece allí.

Un estudio reciente de un equipo suizo ha estudiado la persistencia de agua líquida en planetas con condiciones muy diferentes, poniendo en duda las ideas tan restrictivas que teníamos sobre la zona de habitabilidad de una estrella. Esta zona sería aquella región de los alrededores de una estrella en la que podría darse agua líquida en la superficie de un planeta. En el sistema solar estaría comprendida entre un poco más allá de la órbita de Venus y un poco antes de la de Marte. Sin embargo, ¿por qué limitarnos a la superficie? ¿Por qué no considerar también en esa zona de habitabilidad los océanos que se encuentran bajo capas kilométricas de hielo? ¿O los posibles océanos que podrían albergar mundos más grandes, como Neptuno o incluso Júpiter, en las profundidades de su atmósfera?

La principal diferencia entre la Tierra y Marte y Venus, además de su distancia al Sol, es su atmósfera. Ésta es clave en permitir la presencia de agua líquida sobre la superficie de nuestro planeta. La atmósfera de Venus es demasiado gruesa y demasiado eficiente atrapando el calor del Sol, llevando al planeta a temperaturas por encima de los 400 ºC. La atmósfera de Marte por el contrario es demasiado tenue y no retiene el calor ni ejerce la presión suficientes para que haya agua sobre la superficie del planeta rojo.

Cuando se formó, la atmósfera terrestre era muy diferente. Principalmente, contenía más hidrógeno y helio, pues estos son los componentes principales de la materia del universo y los elementos más abundantes en el sistema solar. El Sol y Júpiter están compuestos en más de un 99% de hidrógeno y helio, y la atmósfera de Saturno, Urano y Neptuno contiene principalmente estos elementos. Sin embargo, la gravedad terrestre no fue suficiente para retenerlos indefinidamente y fue perdiéndolos con el tiempo. Los planetas que sí son capaces de retener estas atmósferas también serán capaces de generar cierto efecto invernadero, que permita mantener una temperatura elevada en su interior creando, tal vez, las condiciones necesarias para que perdure el agua líquida.

Para estudiarlo, el equipo modeló las atmósferas de este tipo de planetas, siguiendo su evolución durante miles de millones de años. No sólo consideraron composiciones y tamaños diferentes, sino también la cantidad de energía que recibían de su estrella. Comprobaron que estas atmósferas primigenias de hidrógeno y helio no solo desaparecen por la falta de gravedad, sino también por la radiación de la estrella, especialmente cuando el planeta en cuestión tiene su órbita próxima a la estrella.

Pero en aquellos casos en los que la atmósfera perdura, pueden darse las condiciones para que haya agua líquida. Vieron incluso que en mundos donde la energía interna es suficientemente grande, la energía recibida de la estrella puede no ser necesaria para garantizar ese agua líquida, como de hecho ocurre en las lunas y cuerpos menores en los que creemos habría océanos del líquido elemento. Comprobaron también que estas condiciones podían perdurar durante miles de millones de años, una condición necesaria para garantizar que la vida no sólo puede surgir, sino evolucionar y extenderse.

Este equipo propone que, si se dan las condiciones correctas, este agua líquida podría incluso existir y perdurar en planetas vagabundos, planetas que no orbitan a ninguna estrella. Bien porque se formaron de manera independiente, o porque fueron expulsados de su correspondiente sistema solar.  Estos resultados por tanto expanden considerablemente las posibilidades de encontrar agua líquida en exoplanetas y en nuestro propio sistema solar, y con ello expanden también las posibilidades de encontrar alguna forma de vida extraterrestre en alguno de estos cuerpos. Sin embargo, el equipo recomienda tomar los resultados con cautela. Aunque esto sea posible, porque existan configuraciones que así lo permiten, no saben cómo de probable será que aparezcan estas condiciones en un planeta natural.

Además, la existencia de agua líquida no es el único requisito para la presencia de vida. También es necesaria una fuente de energía y los materiales químicos básicos. Incluso podría decirse que ni siquiera el agua es necesaria para el desarrollo de la vida, pero esto sería aventurarse en terrenos de astrobiología muy poco estudiados y desarrollados.

Referencia:

Marit Mol Lous et al, 2022, Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H–He atmospheres, Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8