¿Qué sucedería si hubiese una supertierra en el Sistema Solar, en lugar del cinturón de asteroides, entre las órbitas de Marte y Júpiter? Es una pregunta que va más allá de la simple curiosidad, porque permite entender qué impacto puede tener en la zona habitable de otros sistemas…

Una supertierra en el Sistema Solar es un escenario hipotético

¿Qué sucedería si el Sistema Solar tuviese una supertierra entre las órbitas de Marte y Júpiter? Es lo que se ha preguntado Emily Simpson, una estudiante recién graduada del Instituto de Tecnología de Florida. En su estudio, se pregunta qué impacto hubiera tenido en nuestro rincón de la galaxia la presencia de un planeta en lugar del cinturón de asteroides. ¿De qué manera hubiera afectado al Sistema Solar Interno? (es decir, a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte). El trabajo se centra en el efecto de un planeta con diferentes cantidades de masa.

El impacto de una supertierra en el Sistema Solar
Concepto artístico del exoplaneta rocoso HD 85512 b, una supertierra. Crédito: NASA

Para conseguirlo, junto a Howard Chen (uno de sus profesores), desarrollaron un modelo 3D que simula la arquitectura orbital del Sistema Solar y de qué manera podría haber evolucionado con la formación de un planeta que tuviese al menos, el doble de tamaño que la Tierra y reemplazase al cinturón de asteroides. Como explica Chen, desde el descubrimiento del primer exoplaneta, en 1992, los investigadores se han preguntado cómo de frecuentes son los sistemas planetarios y cuántos podrían ser parecidos al Sistema Solar. A su parecer, nuestro sistema es raro.

Algo en lo que no se equivoca, porque la mayoría de sistemas planetarios descubiertos hasta ahora son más compactos (los planetas están más cerca de su estrella) y en muchos sistemas podemos encontrar supertierras. Comprender cómo se vería afectada la habitabilidad del Sistema Solar por la presencia de una supertierra es algo mucho más que una curiosidad. Permitiría entender mejor la habitabilidad de otros lugares. ¿Qué sucedería si hubiese una supertierra entre Marte y Júpiter? Entenderlo puede ayudar a comprender dónde centrar la atención.

Los sistemas que tienen mejores posibilidades de albergar vida

Esto puede ayudar a determinar qué sistemas planetarios podrían tener la posibilidad de albergar vida. En su estudio, Simpson plantea cinco planetas con diferentes masas, partiendo de un mundo con el 1% de la masa de la Tierra hasta uno diez veces más masivo. Con cada masa, modeló 2 millones de años de órbita para determinar qué impacto tendría en la arquitectura del Sistema Solar. Específicamente, analizó los cambios en la oblicuidad del resto de planetas (es decir, cuánto cambia la inclinación de su eje) y su excentricidad (cuánto se aleja su órbita de ser un círculo perfecto).

La oblicuidad influye en la intensidad de la temperatura en cada estación. Una mayor inclinación provoca temperaturas más intensas. Con un eje menos inclinado, la temperatura es más suave. La excentricidad determina la duración de cada estación. Cuanto más baja es, más similar será la duración de las cuatro estaciones. Cuanto más alta sea, más desequilibrio habrá en la cantidad de días que tenga cada estación. Con todo esto en mente, Simpson y Chen descubrieron que las simulaciones con planetas de poca masa no tenían mucho impacto.

La habitabilidad de los planetas interiores no se vea especialmente afectada. Observaron algunos cambios en la oblicuidad. Marte, por ejemplo, se bamboleaba un poco más. Pero, en general, el Sistema Solar interno permanecía habitable. Incluso con planetas que tuviesen una o dos veces la masa de la Tierra, el Sistema Solar seguiría siendo un lugar muy agradable. En la Tierra, los veranos podrían ser más cálidos, y los inviernos más fríos, por un aumento de la oblicuidad, pero seguiríamos teniendo un planeta habitable. La situación cambia con mundos más masivos…

El impacto de una supertierra en la habitabilidad del Sistema Solar

Al aumentar la masa, comienzan a aparecer cambios mucho más perjudiciales en la estructura del Sistema Solar. Al simular un planeta con diez veces la masa de la Tierra, los planetas internos mostraban una oblicuidad y excentricidad mucho mayores. Hasta el punto de llegar a diferencias peligrosas de temperatura entre estaciones. Un planeta así de masivo incluso podría provocar que la órbita de la Tierra se acercarse a la de Venus y que abandonase la zona habitable. Aunque es algo hipotético, estas observaciones pueden ser muy útiles.

Concepto artístico de la supertierra GJ 1214 b pasando por delante de su estrella, una enana roja. Crédito: ESO/L. Calçada

Ayudan a los astrobiólogos a predecir dónde y cómo la vida podría tener la posibilidad de sobrevivir en un sistema planetario. Esta investigación también proporciona una idea de qué tamaño puede tener una supertierra antes de acabar con la posibilidad de que la vida pueda surgir a su alrededor. Como dice Simpson «Si descubriésemos un sistema parecido al nuestro, pero con una historia ligeramente diferente, donde en lugar de un cinturón de asteroides hubiese un planeta… ¿podrían las regiones interiores mantenerse habitables? La respuesta es que depende del tamaño del planeta».

«Si el planeta fuese demasiado masivo, podrían ser malas noticias para las órbitas de los planetas que estuviesen dentro de la suya». En el caso del Sistema Solar, este escenario nunca llegó a convertirse en realidad. En sus primeras etapas, el cinturón de asteroides perdió la práctica totalidad del material que tenía. Solo ha sobrevivido una pequeña parte hasta el presente. Aproximadamente, el cinturón de asteroides tiene tan solo el 3% de la masa de la Luna. Quedan muchos sistemas por descubrir en nuestra galaxia, ¿descubriremos alguno parecido?

Estudio

El estudio es E. Simpson, H. Chen.; «How might a planet between Mars and Jupiter influence the inner solar system? effects on orbital motion, obliquity, and eccentricity». Publicado en la revista Icarus el 7 de noviembre de 2024. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys