¿Cuál es el tamaño mínimo que debe tener un exoplaneta para que pueda ser habitable? Es la pregunta a la que se ha enfrentado un grupo de investigadores, y la respuesta resulta de lo más curiosa. Resulta que hay un punto de corte que es bastante claro (aunque, como todo, tiene sus matices)…
El tamaño mínimo para que un exoplaneta pueda ser habitable
Cada vez conocemos más planetas en la Vía Láctea. Si algo ha quedado claro, es que la variedad de exoplanetas que conocemos es gigantesca. Por eso, acotar la búsqueda para aprovechar mejor el tiempo de observación de telescopios, centrándose en los planetas más atractivos, es algo fundamental. Un aspecto de un planeta, que tendrá un impacto enorme en su habitabilidad, es su tamaño. En un nuevo estudio, un grupo de investigadores ha analizado el impacto del tamaño de un planeta en un aspecto fundamental para que sea habitable.
Porque, una de las condiciones indispensables, es que un planeta sea capaz de conservar su atmósfera. Lo interesante es que los investigadores determinan que, en realidad, el tamaño mínimo para que un exoplaneta sea habitable es solo algo más pequeño que el de la Tierra. Concretamente, la cifra es 0,8 radios terrestres. O, si lo preferimos, el 80% del radio (o el diámetro) de nuestro planeta. Es la cifra que han obtenido los investigadores a través del modelo que han desarrollado. Este límite, según explican, parece estar determinado por dos obstáculos muy concretos.
El primero es la gravedad. Los planetas más pequeños tienen menos masa y, por tanto, menor gravedad. Esto provoca que también tengan una velocidad de escape menor. Es decir, hace falta conseguir menos velocidad para escapar de su atracción gravitacional. Eso hace que sea muy fácil que las partículas de mayor energía, en la atmósfera, escapen por medio de un proceso conocido como escape de Jeans (por el astrónomo británico James Jeans, que lo describió). El segundo obstáculo no es tan evidente, pero es el enfriamiento del interior del planeta. Los planetas más pequeños se enfrían más rápido que los grandes.
El problema del calor
A medida que el planeta se enfría, su litosfera, es decir, su capa exterior, aumenta rápidamente en espesor. El proceso provoca, en esencia, que cualquier volcán que el planeta pudiera tener quede taponado. Esto es importante porque la desgasificación volcánica del interior del planeta es uno de los principales mecanismos para mantener una atmósfera a largo plazo. Con menor actividad volcánica, el tiempo que puede perdurar una atmósfera es, naturalmente, mucho más breve. El modelo de los investigadores, en cualquier caso, es relativamente simple.
Uno de los motivos es que los investigadores modelaron los planetas como mundos estancos con una corteza gruesa. También supusieron que tendrían una atmósfera de dióxido de carbono, que resulta más atractivo para el escenario de retención de la atmósfera. El CO2 es una molécula pesada que resiste mucho mejor el escape Jeans. O, dicho de otra manera, es más difícil de arrancar de una atmósfera. A pesar de estas limitaciones, el modelo muestra que hay un punto de corte muy claro: entre 0,7 y 0,8 radios terrestres.
Los planetas que tienen 0,8 radios terrestres (o más) pueden conservar una atmósfera durante miles de millones de años. En cambio, los planetas que tienen 0,7 radios terrestres (o menos) pierden su atmósfera por la radiación ultravioleta extrema de sus estrellas anfitrionas. Por ejemplo, un planeta de 0,6 radios terrestres conservaría su atmósfera durante unos 400 millones de años. Con toda probabilidad, poco tiempo como para que la vida llegue a desarrollarse antes de que el planeta pierda la atmósfera. Un planeta de 0,5 radios terrestres solo la mantendría 30 millones de años.
El tamaño mínimo de un exoplaneta habitable puede variar con otros factores
Por suerte, hay algunas excepciones para este límite aparentemente tan claro. Los planetas más pequeños pueden escapar de ese escenario de muerte atmosférica si tienen una de tres características. El inconveniente es que son tres posibilidades que resultan muy raras. Si la atmósfera de un planeta tiene una gran cantidad de carbono, ese excedente puede evitar que la atmósfera sea arrancada durante miles de millones de años. Otra cuestión, sin embargo, será si esa atmósfera podría desembocar en una que resulte compatible con la vida.
Otra posibilidad es que se trate de un planeta pequeño con un núcleo que, en proporción, es pequeño. O, directamente (y como ejemplo) que no tenga núcleo. Esto permite que conserve un mayor volumen de manto y una mayor cantidad de elementos volátiles. Esto le permite seguir emitiendo gases que permiten conservar su atmósfera durante miles de millones de años. El último escenario es el del planeta que tiene un «arranque en frío», en el que el manto tarda un tiempo en calentarse y empezar a expulsar dióxido de carbono al cielo.
En este caso, la propia estrella habría envejecido y la cantidad de radiación ultravioleta extrema que emite se reduciría. Esto podría impedir que la atmósfera fuese arrancada y que existiese durante mucho más tiempo que si el planeta hubiese empezado en condiciones normales. Estas tres características son muy raras. Así que, en términos prácticos, esto quiere decir que seguramente solo valga la pena estudiar exoplanetas que tengan, como mínimo, el 80% del tamaño de la Tierra. Los objetos más pequeños, salvo que sean muy exóticos, seguramente no tengan las condiciones necesarias.
Estudio
El estudio es M. Hill, S. Kane, B. Foley et al.; «Smaller Than Earth Habitability Model (STEHM): The Lower Size Limit for Atmosphere Retention in the Habitable Zone». Publicado en arXiv, puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
