¿Hay vida en las super-Tierras? La respuesta podría estar en sus núcleos

Los planetas rocosos más grandes que el nuestro, las llamadas súper-Tierras, son sorprendentemente abundantes en nuestra galaxia, y son los planetas con mayor probabilidad de ser habitables. Tener una mejor idea de sus estructuras interiores ayudará a predecir si los diferentes planetas pueden generar campos magnéticos, que se cree que son propicios para que la vida sobreviva.

supertierra
ESA/Hubble, M. Kornmesser

Científicos europeos descubrieron agua atmosférica en un planeta a 124 años luz de nosotros. El planeta se encuentra dentro de lo que los astrónomos llaman la zona habitable, con una temperatura que podría permitir que la vida prosperase allí.

El planeta rocoso tiene ocho veces la masa de la Tierra y se le conoce como supertierra. Este es el nombre que se le da a los planetas entre el tamaño de la Tierra y Neptuno. "Las super-Tierras son en realidad el tipo de planeta más común en nuestra galaxia", comentó Ingo Waldmann, explorador de planetas extrasolares en el University College London, Reino Unido. Las super-Tierras también son posibles residencias de vida extraterrestre.

El primer planeta que orbita una estrella activa más allá de nuestro propio sistema solar fue descubierto en 1995. Desde entonces, el telescopio espacial Kepler ha aumentado la tasa de descubrimiento, con 4.000 exoplanetas de este tipo conocidos ahora. Inicialmente, los grandes gigantes gaseosos cerca de sus estrellas, "Júpiter calientes", parecían más comunes, pero a medida que se acumulaban más y más súper-Tierras, los científicos se quedaron desconcertados por su abundancia.

“Los primeros sistemas de exoplanetas encontrados fueron simples, con un Júpiter caliente girando alrededor de una estrella. Realmente no esperábamos nada parecido a las super-Tierras, pero luego empezaron a aparecer ", explica Waldmann. "Sabemos casi nada sobre las súper Tierras en este momento, porque no existen en nuestro propio sistema solar".

 

Diversidad

La mayoría de estos misteriosos planetas se descubren cuando transitan frente a pequeñas estrellas y hacen que la luz estelar se atenúe. A partir de esto, los investigadores pueden calcular la masa y el radio del planeta y la evidencia sugiere que estos mundos son increíblemente diversos en su composición.

"Las super-Tierras pueden ser todo tipo de cosas", aclara Waldmann. Da el ejemplo de 55 Cancri e, un planeta con un océano de lava a temperaturas lo suficientemente altas como para derretir el hierro, y Gliese 1214 b, que es un planeta oceánico potencial que consiste principalmente en agua. Los científicos deducen qué moléculas se encuentran en la atmósfera de un planeta al estudiar la luz de las estrellas a su paso.

Saber lo que sucede dentro de estos planetas distantes es mucho más difícil. "Podemos mirar la superficie de la estrella para obtener pistas sobre la química y la composición de un planeta, lo que nos da pistas sobre la cantidad de hierro o silicio que puede haber en un planeta", expone Razvan Caracas, mineralogista planetario de la École Normale. Supérieure de Lyon en Francia.

 

Esto es importante porque dependiendo de si hay un núcleo sólido, tal vez hecho de níquel o níquel y hierro, y un núcleo exterior de metal líquido, un planeta puede tener o no un campo magnético. El campo magnético de la Tierra mantiene la mayor parte de la radiación solar alejada de nosotros al desviar una corriente de partículas cargadas para que no lleguen a la superficie de nuestro planeta. Los investigadores creen que este tipo de protección sería necesaria para que la vida emergiera en otros lugares.

Caracas supervisó un proyecto llamado ABISSE que ejecutó simulaciones por ordenador de varias mezclas de hierro y níquel a presiones extremadamente altas para ver cómo se comportaban. Estos son los metales que probablemente se encuentran en el núcleo de las súper-Tierras, pero no está claro si el hierro y el níquel se mezclarían, se separarían en diferentes capas o se volverían líquidos a las intensas presiones dentro de los grandes planetas.

Al comprender el tipo de estructura del núcleo que podría surgir de las proporciones de níquel y hierro, los científicos esperan comprender qué podría estar sucediendo dentro de las súper Tierras en función de lo que averigüemos sobre su composición química.

 

Protección

"Dos núcleos podrían comportarse de manera diferente, y uno podría tener un campo magnético y el otro no", explicó Caracas. "Un campo magnético más fuerte le brinda una mejor protección en la superficie de los rayos del sol, y eso significa que puede producir moléculas orgánicas que son más complejas".

Guillaume Fiquet, físico experimental del CNRS y la Universidad de la Sorbona en París, Francia, también está tratando de comprender los interiores de la súper Tierra a través de un proyecto llamado PLANETDIVE. "Cuando la gente habla de la habitabilidad de los planetas, a menudo se relaciona con la presencia de un campo magnético, que a su vez está relacionado con tener algún tipo de núcleo metálico o al menos material conductor (en movimiento vigoroso)", dijo.

Está investigando cómo se comportan materiales como el hierro bajo presiones dentro de las supertierras, que podrían ser de hasta 1 terapascal, tres veces la presión dentro de la Tierra. Esto aplasta los átomos y puede cambiar las propiedades de los materiales, lo que significa que nuestro conocimiento sobre cómo se comportan en la Tierra puede no aplicarse a los exoplanetas.

 

"Los exoplanetas pueden ser planetas más grandes que la Tierra, lo que significa que las presiones y temperaturas podrían ser mucho mayores", dice el experto. "Eso nos obliga a tratar de desarrollar nuevas herramientas para acceder a estados especiales de la materia que aún no conocemos".

Fiquet arroja luz sobre este misterio al recrear las altas temperaturas y presiones extremas que pueden estar en el corazón de estos exóticos planetas. Lo hace en escalas cada vez más pequeñas, disparando potentes láseres contra pequeñas piezas de metal o apretándolas entre microscópicos yunques de diamantes.

Esta configuración experimental lo ha ayudado a dibujar curvas de fusión para elementos como el hierro que probablemente se encuentran en el núcleo de las súper Tierras bajo intensa presión. Luego, estos pueden usarse para refinar las propiedades de los materiales que los científicos usan para inferir lo que sucede en el interior de las súper Tierras y, en última instancia, saber más sobre su composición química a granel.

Mientras tanto, Waldmann dirige la investigación para ayudar a los astrónomos a lidiar con datos de la súper Tierra de futuros descubrimientos de exoplanetas utilizando inteligencia artificial (IA). Necesitamos inteligencia artificial, explica Waldmann, "porque todos estos datos son extremadamente difíciles de analizar y estaremos al límite de lo que es posible hacer a mano".

Las super-Tierras son las principales candidatas para la existencia de vida extraterrestre. Su IA, desarrollada a través del proyecto ExoAI, ayudará a los astrónomos a interpretar las observaciones de sustancias químicas en la atmósfera de un exoplaneta, por ejemplo, y les dirá si una supertierra es interesante para un estudio más a fondo o no.

"Ese es el santo grial", añadió Waldmann. “Encontrar firmas químicas en la atmósfera de una super-Tierra debido a la vida. Con suerte, lo haremos en los próximos años o décadas ".

 

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