Un grupo de investigadores ha desarrollado un nuevo modelo para entender mejor cómo son los llamados mundos de vapor. Planetas, lejos del Sistema Solar, que por sus características tendrían atmósferas compuestas de vapor, con condiciones muy diferentes a las de la Tierra o los gigantes helados…
Los extraños mundos de vapor de la Vía Láctea
Para los astrobiólogos, la búsqueda de vida más allá del Sistema Solar podría compararse con la búsqueda en un desierto. Es decir, buscaríamos los lugares que puedan tener agua. Resulta que uno de los tipos más comunes de exoplanetas vistos lejos de nuestro vecindario tiene un tamaño y masa que indican un interior rico en agua. Se clasifican como subneptunos, porque su tamaño y masa están entre los de la Tierra y Neptuno. Sin embargo, estos exoplanetas suelen estar mucho más cerca de su estrella que la Tierra lo está del Sol.
Así que muchos subneptunos son demasiado cálidos para tener agua líquida en su superficie y albergar vida. En su lugar, deberían tener atmósferas compuestas por vapor, sobre capas de una fase exótica de agua que no se comporta ni como un gas ni como un líquido. La existencia de estos mundos de vapor se predijo por primera vez hace 20 años. Desde entonces, el interés en su composición y evolución no ha dejado de crecer. Ahora, un grupo de astrobiólogos y astrónomos ha desarrollado una forma más precisa de modelar estos mundos.
Así, esperan entender mejor cómo es la composición de los mundos de vapor y, en último caso, comprender de qué manera se formaron. El objetivo es simple. Si se puede descubrir el origen de los planetas más comunes del universo, después será posible centrar la atención en los exoplanetas menos frecuentes que, por otro lado, sí podrían ser habitables. El telescopio James Webb ha vuelto a revelarse como una herramienta importantísima. Ha sido capaz confirmar la presencia de vapor en varios subneptunos. El telescopio debería observar docenas de planetas de este tipo.
La importancia de los modelos
Por eso, es muy importante que haya modelos que permitan conectar lo que se ve en la superficie de un exoplaneta con lo que se esperaría encontrar en su interior. Los modelos utilizados históricamente para detallar cómo son estos subneptunos se concibieron a partir del estudio de mundos congelados del Sistema Solar. Es decir, satélites como Europa o Encélado. Los investigadores explican que los modelos más sofisticados pueden ayudar a analizar los datos de subneptunos recogidos por telescopios espaciales como James Webb.
Los mundos congelados son objetos pequeños, condensados, con estructuras en capas. Cortezas congeladas sobre océanos de agua líquida. Los subneptunos son muy diferentes. Son mucho más masivos, con de 10 a 100 veces más masa y, además, orbitan mucho más cerca de sus estrellas. Así que no tienen cortezas congeladas ni océanos líquidos como Europa o Encélado. En su lugar, desarrollan atmósferas espesas de vapor y capas de agua supercrítica. Esa fase exótica, supercrítica, del agua se ha recreado y estudiado en laboratorios terrestres.
Muestra un comportamiento mucho más complejo que el del agua o el hielo y, por ello, es difícil crear modelos precisos. Algunos, incluso, sugieren que bajo una presión y temperatura extrema, como en el interior de los subneptunos, el agua podría hasta transformarse en «hielo superiónico», una fase en la que las moléculas de agua se reorganizan de manera que los iones de hidrógeno se mueven libremente en una red de oxígeno. Esta fase, se cree, existe en el interior de Urano, Neptuno y, seguramente, también los subneptunos.
Los mundos de vapor tienen mucho que contar
Esto quiere decir que, para crear modelos de los subneptunos, los investigadores necesitar entienden cómo se comporta el agua siendo vapor puro, un fluido supercrítico y en estados extremos como el hielo superiónico. El modelo que han desarrollado tienen en cuenta los datos experimentales sobre la física del agua bajo condiciones extremas y permite avanzar en el campo de los modelos teóricos. El interior de los planetas, explican, son laboratorios naturales para estudiar las condiciones que son difíciles de reproducir en laboratorio.
Lo que aprendan podría tener aplicaciones en una variedad de entornos enorme. En el futuro, incluso, no descartan que se pueda descubrir un subgrupo de mundos oceánicos que supongan nuevas oportunidades para encontrar vida en la galaxia. Al modelar la distribución de agua en estos exoplanetas, los científicos pueden seguir su movimiento durante la formación de los sistemas planetarios. También destacan que el modelo muestra la evolución del agua durante millones y miles de millones de años, porque las propiedades de un planeta cambian mucho con el tiempo.
Por lo que modelar esa evolución es esencial para realizar predicciones precisas. La siguiente etapa es poner a prueba este modelo con las observaciones del JWST y, también, futuras misiones como el telescopio PLATO, de la Agencia Espacial Europea, que tendrá como objetivo encontrar planetas rocosos en la zona habitable de sus estrellas. PLATO también será capaz de mostrar lo precisos que son estos modelos y cómo refinarlos. Así que, en realidad, es un paso importante, pero todavía queda mucho por delante y otros observatorios tendrán mucho que decir.
Estudio
El estudio es A. Aguichine, N. Batalha, J. Fortney et al.; «Evolution of Steam Worlds: Energetic Aspects». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 24 de julio de 2025. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
