En febrero de 2017, el mundo se sorprendió al descubrir que los astrónomos, utilizando datos del telescopio TRAPPIST en Chile y el Telescopio Espacial Spitzer, habían identificado un sistema de siete exoplanetas rocosos en el sistema TRAPPIST-1. Como si esto no fuera lo suficientemente alentador para los entusiastas de los exoplanetas, también se indicó que tres de los siete planetas orbitaban dentro de la zona habitable circunestelar de las estrellas (también conocida como "Zona Ricitos de Oro").
Desde entonces, este sistema ha sido el foco de considerables investigaciones y encuestas de seguimiento para determinar si alguno de sus planetas podría ser habitable o no. Intrínseco a estos estudios ha sido la cuestión de si los planetas tienen o no agua líquida en sus superficies. Pero según un nuevo estudio realizado por un equipo de astrónomos estadounidenses, los planetas TRAPPIST pueden tener demasiada agua para soportar la vida.
El estudio, titulado "Migración interna de los planetas TRAPPIST-1 como inferido de sus composiciones ricas en agua", apareció recientemente en la revista Astronomía de la naturaleza. El estudio fue dirigido por Cayman T. Unterborn, un geólogo de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio (SESE), e incluyó a Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (también del SESE) y Natalie R. Hinkel, astrofísicos de la Universidad de Vanderbilt. Nashville
Como se señaló, se han realizado múltiples estudios que han tratado de determinar si alguno de los planetas TRAPPIST-1 podría ser habitable. Y aunque algunos han enfatizado que no podrían retener sus atmósferas por mucho tiempo debido al hecho de que orbitan una estrella que es variable y propensa a quemarse (como todas las enanas rojas), otros estudios han encontrado evidencia de que el sistema podría ser rico en agua e ideal para intercambiar vidas.
En aras de su estudio, el equipo utilizó datos de encuestas anteriores que intentaron imponer restricciones en la masa y el diámetro de los planetas TRAPPIST-1 para calcular sus densidades. Gran parte de esto provino de un conjunto de datos llamado Hypatia Catalog (desarrollado por el autor contribuyente Hinkel), que combina datos de más de 150 fuentes literarias para determinar la abundancia estelar de estrellas cerca de nuestro Sol.
Usando estos datos, el equipo construyó modelos de composición de radio de masa para determinar el contenido volátil de cada uno de los planetas TRAPPIST-1. Lo que notaron es que los planetas TRAPPIST son tradicionalmente ligeros para cuerpos rocosos, lo que indica un alto contenido de elementos volátiles (como el agua). En mundos similares de baja densidad, generalmente se piensa que el componente volátil toma la forma de gases atmosféricos.
Pero como Unterborn explicó en un artículo reciente de SESE, los planetas TRAPPIST-1 son un asunto diferente:
“[Los] planetas TRAPPIST-1 son demasiado pequeños en masa para retener suficiente gas para compensar el déficit de densidad. Incluso si pudieran retener el gas, la cantidad necesaria para compensar el déficit de densidad haría al planeta mucho más hinchado de lo que vemos ".
Debido a esto, Unterborn y sus colegas determinaron que el componente de baja densidad en este sistema planetario tenía que ser agua. Para determinar cuánta agua había allí, el equipo utilizó un paquete de software único desarrollado conocido como ExoPlex. Este software utiliza calculadoras de física mineral de última generación que permitieron al equipo combinar toda la información disponible sobre el sistema TRAPPIST-1, no solo la masa y el radio de los planetas individuales.
Lo que encontraron fue que los planetas internos (si y C) eran "más secos", con menos del 15% de agua en masa, mientras que los planetas exteriores (F y sol) tenía más del 50% de agua en masa. En comparación, la Tierra tiene solo un 0,02% de agua en masa, lo que significa que estos mundos tienen el equivalente de cientos de océanos del tamaño de la Tierra en su volumen. Básicamente, esto significa que los planetas TRAPPIST-1 pueden tener demasiada agua para soportar la vida. Como explicó Hinkel:
“Por lo general, pensamos que tener agua líquida en un planeta es una forma de comenzar la vida, ya que la vida, como la conocemos en la Tierra, está compuesta principalmente de agua y requiere que viva. Sin embargo, un planeta que es un mundo acuático, o uno que no tiene ninguna superficie sobre el agua, no tiene los ciclos geoquímicos o elementales importantes que son absolutamente necesarios para la vida ".
Estos hallazgos no son un buen augurio para aquellos que creen que las estrellas de tipo M son el lugar más probable para tener planetas habitables en nuestra galaxia. Las enanas rojas no solo son el tipo de estrella más común en el Universo, representan el 75% de las estrellas en la Vía Láctea solamente, sino que se ha descubierto que varias que están relativamente cerca de nuestro Sistema Solar tienen uno o más planetas rocosos en órbita alrededor de ellas.
Además de TRAPPIST-1, estos incluyen las súper-Tierras descubiertas alrededor de LHS 1140 y GJ 625, los tres planetas rocosos descubiertos alrededor de Gliese 667 y Proxima b, el exoplaneta más cercano a nuestro Sistema Solar. Además, una encuesta realizada utilizando el espectrógrafo HARPS en el Observatorio La Silla de ESO en 2012 indicó que podría haber miles de millones de planetas rocosos que orbitan dentro de las zonas habitables de estrellas enanas rojas en la Vía Láctea.
Desafortunadamente, estos últimos hallazgos indican que los planetas del sistema TRAPPIST-1 no son favorables para la vida. Lo que es más, probablemente no habría suficiente vida en ellos para producir firmas biológicas que serían observables en sus atmósferas. Además, el equipo también concluyó que los planetas TRAPPIST-1 deben haber formado padre lejos de su estrella y haber migrado hacia adentro con el tiempo.
Esto se basó en el hecho de que los planetas TRAPPIST-1, ricos en hielo, estaban mucho más cerca de la respectiva "línea de hielo" de su estrella que los más secos. En cualquier sistema solar, los planetas que se encuentran dentro de esta línea serán más rocosos ya que su agua se vaporizará o condensará para formar océanos en sus superficies (si hay una atmósfera suficiente). Más allá de esta línea, el agua tomará la forma de hielo y puede acumularse para formar planetas.
A partir de sus análisis, el equipo determinó que los planetas TRAPPIST-1 deben haberse formado más allá de la línea de hielo y haber migrado hacia su estrella anfitriona para asumir sus órbitas actuales. Sin embargo, dado que se sabe que las estrellas de tipo M (enana roja) son más brillantes después de la primera forma y se atenúan con el tiempo, la línea de hielo también se habría movido hacia adentro. Como explicó el coautor Steven Desch, la distancia a la que migraron los planetas dependería de cuándo se formaron.
"Cuanto antes se formaron los planetas, más lejos de la estrella necesitaban haberse formado para tener tanto hielo", dijo. Según el tiempo que tardan en formarse los planetas rocosos, el equipo calculó que los planetas deben haber estado originalmente dos veces más lejos de su estrella que ahora. Si bien hay otros indicios de que los planetas en este sistema migraron con el tiempo, este estudio es el primero en cuantificar la migración y usar datos de composición para mostrarlo.
Este estudio no es el primero en indicar que los planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas pueden ser, de hecho, "mundos de agua", lo que significaría que los planetas rocosos con continentes en sus superficies son algo relativamente raro. Al mismo tiempo, se han llevado a cabo otros estudios que indican que es probable que tales planetas tengan dificultades para mantener sus atmósferas, lo que indica que no permanecerían en mundos de agua por mucho tiempo.
Sin embargo, hasta que podamos ver mejor estos planetas, lo que será posible con el despliegue de instrumentos de próxima generación (como el Telescopio espacial James Webb) - nos veremos obligados a teorizar sobre lo que no sabemos en función de lo que hacemos. Al aprender lentamente más sobre estos y otros exoplanetas, nuestra capacidad para determinar dónde deberíamos estar buscando vida más allá de nuestro Sistema Solar se perfeccionará.
