Un exoplaneta a 120 a?os luz muestra se?ales de gases de efecto invernadero, ?eso lo convierte en habitable?

Un equipo internacional acaba de detectar, usando el telescopio espacial James Webb, la presencia de di¨®xido de carbono y metano en el exoplaneta K2-18 b, un mundo a 120 a?os luz de nosotros de los que abundan por la galaxia, pero que no tenemos en nuestro sistema solar: con m¨¢s masa que la Tierra pero menos que Neptuno. Estos planetas tienen el potencial de poseer una atm¨®sfera rica en hidr¨®geno y una superficie cubierta de oc¨¦anos de agua, y por eso se han denominado hice¨¢nicos (acr¨®nimo de hidr¨®geno y oc¨¦ano). Pero como no tenemos nada cercano con lo que compararlos, no los conocemos bien y tampoco tenemos la certeza de que puedan albergar vida.

Las atm¨®sferas de los planetas hice¨¢nicos son relativamente sencillas de caracterizar. Eso s¨ª, si consideramos que es f¨¢cil algo que requiere tener que colocar un telescopio infrarrojo lejano (el James Webb) en una ¨®rbita a millones de kil¨®metros de la Tierra y luego complementar los datos obtenidos con ¨¦l con los el Hubble y con telescopios terrestres. Nadie dijo que descifrar los misterios del universo fuese un trabajo sencillo; fascinante, s¨ª.

La abundancia de metano y di¨®xido de carbono y la escasez de amon¨ªaco, detectados en K2-18b (ocho veces mayor que la Tierra), apoyan la hip¨®tesis de que puede contener un oc¨¦ano de agua bajo una atm¨®sfera rica en hidr¨®geno. Estas observaciones, que se est¨¢n completando con m¨¢s datos, hablan tambi¨¦n de una posible se?al de una mol¨¦cula llamada dimetil sulfuro (DMS). Habr¨ªa que confirmar la se?al, pero en la Tierra esta mol¨¦cula solo la produce el fitoplancton marino. Seamos cautos antes de hablar de indicios de vida.

En el sencillo ¨¢tomo de carbono est¨¢n escritos tanto el origen como la evoluci¨®n de la vida en nuestro planeta. Se podr¨ªa decir que este elemento qu¨ªmico es la base del material de construcci¨®n de nuestros cuerpos. Pero no solo eso, el carbono controla los ciclos globales clim¨¢ticos, esos que nuestra dependencia energ¨¦tica de los combustibles f¨®siles est¨¢ alterando. Adem¨¢s, es un componente fundamental en gran parte de una ciencia de materiales en la que se fundamenta, cada vez m¨¢s, nuestro d¨ªa a d¨ªa tecnol¨®gico.

A menudo en astrof¨ªsica, cuando hablamos del descubrimiento de nuevos exoplanetas, mencionamos una zona de habitabilidad que definimos como una simple caracter¨ªstica: la posibilidad de que exista agua l¨ªquida en la superficie del planeta. Este simple par¨¢metro, que est¨¢ relacionado con la distancia a su estrella, nos ayuda a evaluar la posibilidad de existencia de vida extraterrestre. Esto es as¨ª por una observaci¨®n compleja, pero muy reveladora: en nuestro planeta, la vida necesita de agua l¨ªquida, y es el ¨²nico lugar en el que se ha demostrado que existe.

Quien sabe un poco m¨¢s de astrobiolog¨ªa siempre puede argumentar que esa es una definici¨®n muy simplista y que la distancia del planeta a la estrella no basta para definir una zona de habitabilidad. Cierto. As¨ª que veamos c¨®mo funciona esto a grandes rasgos en el caso de la Tierra para recordar que cuando nos alejamos perdemos informaci¨®n y, por tanto, tenemos que simplificar los par¨¢metros que utilizamos para caracterizar el sistema. Esto es as¨ª, aunque los nuevos telescopios como James Web nos ayuden no solo a refinar los modelos, sino tambi¨¦n a hacer medidas que hace tan solo unos a?os cre¨ªamos imposibles.

La temperatura de la superficie terrestre, una de las variables f¨ªsicas m¨¢s importantes en lo que venimos a grandes rasgos a denominar como clima, est¨¢ controlada por una serie de factores ¨ªntimamente ligados entre s¨ª: la insolaci¨®n solar, el albedo y el contenido de gases de efecto invernadero en la atm¨®sfera.

Lo que llamamos insolaci¨®n solar es aquello que los turistas del norte aprenden a conocer muy bien cuando visitan las costas de nuestro pa¨ªs, y que simplemente es la cantidad de energ¨ªa que recibe el planeta proveniente del Sol. Depende b¨¢sicamente de los cambios en la luminosidad (energ¨ªa por segundo en todo el rango de longitudes de onda) que emite la estrella y de la distancia a que se encuentra el planeta.

El albedo es simplemente la parte de esa energ¨ªa del Sol o de la estrella que el planeta, en su conjunto, refleja de vuelta al espacio. Es sencillo darse cuenta de que en el albedo influyen las nubes, las capas de hielo, la vegetaci¨®n, la cantidad de tierra frente a oc¨¦ano que hay en el planeta y los aerosoles (ese conjunto de part¨ªculas microsc¨®picas, s¨®lidas o l¨ªquidas, que se encuentran en suspensi¨®n en un gas). Y todo esto, adem¨¢s, es muy variable en diferentes escalas de tiempo. De ah¨ª que los modelos clim¨¢ticos sean muy complejos.

La parte de la energ¨ªa del Sol que no es reflejada directamente por el efecto del albedo, y devuelta al espacio, es absorbida por la superficie de la Tierra y se irradia de nuevo: esta vez desde la Tierra, pero en forma de energ¨ªa infrarroja. Y aqu¨ª es donde entran en juego los gases de efecto invernadero, porque absorben esa radiaci¨®n infrarroja, con el efecto global de calentar la atm¨®sfera. As¨ª, si los gases de efecto invernadero descienden por debajo de un l¨ªmite, el agua l¨ªquida se congelar¨ªa en todo el planeta (no son malos, en su justa medida).

Termostato para el clima

Por otro lado, si ese umbral se supera, el agua en su mayor parte se convierte en vapor, lo que debi¨® ocurrirle a Venus. Durante la mayor parte de la historia geol¨®gica de nuestro planeta, el gas de efecto invernadero dominante ha sido el di¨®xido de carbono; y se ha demostrado, con medidas experimentales, que su concentraci¨®n est¨¢ regulada por una especie de termostato interno, que ha permitido la existencia de un clima moderado desde hace m¨¢s de mil millones de a?os. Tambi¨¦n est¨¢ firmemente demostrado que todo esto est¨¢ cambiando en la Tierra en muy pocos a?os, debido a la inyecci¨®n humana de este gas proveniente sobre todo de la quema de combustibles f¨®siles.

Afirmar, por tanto, que un planeta es habitable sin tener medidas de su composici¨®n atmosf¨¦rica es una simplificaci¨®n burda en astrof¨ªsica, y lo sabemos. Por eso, todos los esfuerzos de caracterizaci¨®n planetaria est¨¢n enfocados a la detecci¨®n de las mol¨¦culas que dominan la qu¨ªmica atmosf¨¦rica, por ejemplo, di¨®xido de carbono, metano, ozono, agua. Este es tambi¨¦n el motivo por el que necesitamos conocer muy bien cu¨¢nta energ¨ªa emite la estrella en todo el rango, no solo en el visible. Por eso tenemos pavor a perder el Hubble, porque ahora mismo es el ¨²nico instrumento funcionando que nos permite medir la energ¨ªa de las estrellas en el rango ultravioleta.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.