¿En qué momento, de la historia del universo, se formaron los primeros continentes? No es una simple cuestión retórica, porque, en la Tierra, los continentes son una pieza del rompecabezas que permite que nuestro planeta tenga vida. Pero, ¿en qué momento pudieron comenzar a aparecer continentes en los planetas del cosmos?
Los requisitos para que pudieran aparecer los primeros continentes del universo
Los continentes, de la Tierra, flotan en el manto viscoso del planeta. El calor procedente del núcleo evita que el manto se solidifique y los continentes se queden fijos en un mismo lugar. El núcleo, a su vez, está caliente por la presencia de elementos radiactivos, procedentes de colisiones de estrellas de neutrones. Todo esto permite, al menos en teoría, calcular cuándo pudieron darse las condiciones para que los continentes aparecieran por primera vez en la historia del universo. Eso es lo que ha hecho, precisamente, una investigadora.
Jane Greaves es profesora de astronomía en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff (en Gales). Su trabajo se centra en la formación de planetas y su habitabilidad, y ha publicado un estudio titulado: ¿Cuándo se formaron los primeros exocontinentes? Es decir, los primeros continentes lejos de nuestro planeta. El trabajo de Greaves tiene como objetivo hacer que la búsqueda de mundos habitables sea más eficiente. Si los continentes, y las placas tectónicas que permiten su presencia, son esenciales para la vida, es un camino útil.
Si se puede delimitar las ubicaciones más probables, para encontrar planetas rocosos, entonces la búsqueda de mundos potencialmente habitables será mucho más rápida. Es cierto, sin embargo, que las placas tectónicas quizá no sean esenciales para la vida. Tienen un papel importante, en cualquier caso, para regular la temperatura de la Tierra. Permiten que el calor escape del núcleo. Si tuviese demasiado, la Tierra no tendría una magnetosfera protectora. También ayuda a que la Tierra mantenga condiciones habitables.
La importancia de los continentes y las placas tectónicas
Por otro lado, algunas investigaciones muestran que las placas tectónicas no estaban muy activas hace miles de millones de años, cuando la vida apareció en nuestro planeta. Así que puede que no sean necesarias para que aparezca, pero sí para que perdure y evolucione hacia criaturas más complejas, como los seres humanos. En ese camino sí que podrían ser esenciales. Así que la búsqueda de vida y mundos habitables debería centrarse en planetas rocosos que tengan placas tectónicas. Lo que se quiere encontrar, por tanto, son planetas con continentes.
Este tipo de mundos deberían poder albergar más biomasa durante periodos más largos que los planetas sin continentes. Greaves ha encontrado una manera de saber qué mundos podrían tener continentes, determinando cuáles pueden tener placas tectónicas. Gran parte de ese trabajo tiene que ver con el calor. Si el núcleo de un planeta rocoso produce suficiente calor, seguramente tenga placas tectónicas activas. Además, sabemos cuál es el mecanismo de producción de calor del núcleo terrestre. Contiene diferentes isótopos radiactivos.
Nos encontramos con uranio-238, torio-232 y potasio-40. A lo largo de escalas de tiempo geológicas, estos elementos se degradan en otros y producen calor. Pero su origen no es casual, se forman en estrellas de neutrones y en explosiones de supernovas. Aunque hay muchos detalles que tener en cuenta, y no todo se puede cubrir en un estudio, el trabajo de la investigadora intenta tomar un punto de vista más amplio para entender todo el conjunto. Así, dice, en su trabajo presenta un método de exploración para posibles planetas como la Tierra…
Un trabajo que conecta planetas y estrellas
Específicamente, planetas similares a la Tierra, cuyas estrellas tengan las abundancias necesarias para poder deducir que esos mundos podrían tener núcleos calientes gracias a los isótopos radiactivos. Esa conexión entre planetas y estrellas es una parte importante. No podemos olvidar que los planetas se forman en la nebulosa solar, el mismo material del que se forma la estrella. Por lo que la abundancia de elementos de la estrella se verá reflejada en los planetas que se formen en su entorno. Aquí, el satélite Gaia ha sido muy útil.
Greaves ha tomado los datos de diferentes estudios, sobre la abundancia de diferentes elementos en estrellas, y los ha combinado con las edades de las estrellas, recogidas en las observaciones del satélite. Ha analizado dos poblaciones de estrellas para ver su precisión. Por un lado, estrellas del disco fino; por otro, estrellas del disco grueso. Las estrellas del disco fino suelen ser más jóvenes y tienen una metalicidad (abundancia de elementos más allá del hidrógeno y helio) más alta. Las estrellas del disco grueso son más viejas y de menor metalicidad.
Sus resultados muestran que la aparición de continentes en la Tierra representa la mediana. Las placas tectónicas de la Tierra comenzaron hace unos 3000 millones de años. Es decir, 9500 millones de años después del nacimiento del universo. En la muestra de Greaves, los primeros continentes aparecieron 2000 millones de años antes de que lo hiciesen en la Tierra, en las estrellas del disco fino. Las del disco grueso produjeron planetas con continentes incluso más pronto. Aproximadamente de 4000 a 5000 millones de años antes que la Tierra.
¿Cuándo aparecieron los primeros continentes del universo y a qué velocidad?
También ha descubierto que, en la mayoría de planetas, los continentes se formarán más lentamente que en la Tierra. Los planetas necesitan la cantidad adecuada de calor para poder formarlos. Mucho calor es un problema. Además, ha encontrado una correlación entre continentes y la proporción de hierro e hidrógeno en las estrellas. Los continentes aparecieron antes, explica, entorno a estrellas con una menor proporción de hierro frente a helio. Es decir, las estrellas con una menor metalicidad que el Sol podrían ser buenas candidatas para encontrar mundos habitables, con continentes, a su alrededor.
Los sistemas con una metalicidad por debajo de la del Sol parecen particularmente interesantes, añade. En su trabajo, todos esos planetas formaron continentes más rápidamente que la Tierra. Por lo que la vida avanzada podría ser más probable en torno a esos astros. Quizá vida incluso más avanzada que la nuestra. Las estrellas del disco grueso, además, son interesantes porque los continentes en sus planetas se desarrollarían más rápido. Al menos eso es lo que muestra su trabajo, invitando a que se realicen más investigaciones al respecto.
Además, de todas las estrellas conocidas, que tienen exoplanetas a su alrededor, solo el 7% pertenecen a estrellas del disco grueso. Aquí, Greaves menciona el telescopio Habitable Worlds, que se podría lanzar en el futuro. Todavía hay tiempo, dice, para determinar su criterio de búsqueda. En su lista de objetivos prioritarios, en estos momentos, solo tiene 46 estrellas de tipos F, G o K. De esas, 15 están en su mismo trabajo. Si su estudio está en lo correcto, podría haber dos estrellas, en esa lista, que tengan biosferas más avanzadas que las de la Tierra.
El panorama para encontrar exoplanetas con continentes parece bueno
La conclusión a la que llega Jane Greaves en su trabajo es que el panorama para encontrar mundos habitables, con continentes que existan desde hace tiempo (en nuestra galaxia y, por extensión en otros lugares del universo), es bueno. A fin de cuentas, su trabajo muestra que algunas estrellas cercanas al Sol contienen algunos candidatos interesantes. El siguiente paso es investigar la abundancia, en las estrellas, de los isótopos de torio y potasio que provocan el calor del núcleo. Eso ayudaría a descubrir más sistemas, viejos, donde la vida en la superficie pudo aparecer antes de que lo hiciese en la Tierra.
Algunos elementos son muy importantes. El uranio, torio y potasio, junto al hierro, son elementos críticos para definir el tamaño del núcleo, gravedad y temperatura interna de un planeta. La temperatura interna es crítica, además, porque dictará cómo será la magnetosfera y, además, permitirá que se creen las condiciones necesarias para el desarrollo de placas tectónicas y continentes. En estudios anteriores se ha observado una probabilidad más alta de que haya exoplanetas, similares a la Tierra, con continentes en etapas más jóvenes de la historia de una galaxia.
Con el paso del tiempo, esa posibilidad cae a medida que la galaxia evoluciona. Sin embargo, todavía queda mucho por aprender sobre exoplanetas, habitabilidad, la generación de calor interno, continentes y placas tectónicas, entre muchas cosas más. Así que no es ni mucho menos una garantía de que, si se encuentra un mundo que tenga continentes, como la Tierra, vaya a tener vida en su superficie. La llegada de telescopios más potentes, y otros estudios como éste, servirán para que poco a poco nos acerquemos a ese descubrimiento…
Estudio
El estudio es J. Greaves; «When were the First Exocontinents?». Publicado en la revista Research Notes of the American Astronomical Society en septiembre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
