Es posible que la edad de los planetas rocosos sea un factor importante para determinar si podría albergar vida. Es lo que se plantea en un nuevo estudio, que podría ayudar a definir mucho mejor en qué mundos debería llevarse a cabo la búsqueda de vida extraterrestre…
La edad de los planetas rocosos podría ser un factor clave
En la actualidad se conocen unos 1400 exoplanetas rocosos. De ellos, 166 tienen una masa similar a la de la Tierra. Otros 1389 son rocosos, pero con una masa superior a la de nuestro planeta. Es decir, son lo que se conoce como supertierras. Pero ¿es posible que sean habitables? En los últimos años, la comunidad científica está buscando maneras de detectar biofirmas. Es decir, señales de posible actividad biológica. En un nuevo estudio, un grupo de investigadores apunta a que debería fijarse la atención en la presencia de un ciclo del carbono y silicato.
En la Tierra, ese ciclo garantiza que el clima sea estable durante grandes períodos de tiempo. Podría ser la clave para encontrar vida en otros planetas. A fin de cuentas, en nuestro planeta permite que los niveles de dióxido de carbono se mantengan estables a lo largo del tiempo. El primer paso consiste en la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera, al reaccionar con el vapor de agua y formar ácido carbónico, que erosiona y disuelve las rocas de silicatos. El producto de esa erosión va a los océanos, creando rocas de carbonatos.
Allí, se hunden hasta el lecho oceánico y forman parte del manto terrestre. Aquí es donde se produce el segundo paso. En el manto, las rocas de carbonatos se funden y crean magma de silicatos y dióxido de carbono. Este último se libera de nuevo en la atmósfera a través de erupciones volcánicas. El proceso, además, también se ve afectado por las condiciones en la superficie. Los propios investigadores explican que la velocidad del proceso depende de la temperatura en superficie. A más calor, más rápido van esas reacciones.
El papel del Sol y de la historia de la Tierra
Lo importante es que, al aumentar la velocidad, se retira más dióxido de carbono de la atmósfera. Como el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero, el mecanismo enfría la superficie. Por lo que es un sistema que se estabiliza. Si bien hace falta mucho tiempo (del orden de cientos de miles, o millones, de años) para que sea eficiente. A esto hay que sumarle que el Sol, con el paso del tiempo, se vuelve más brillante. Ahora, nuestro planeta recibe un 30% más de energía del Sol que en su infancia. Por eso, el nivel de dióxido de carbono era más elevado en el pasado.
Así que, por tanto, se puede asegurar que la meteorización (la descomposición de minerales y rocas) es más pronunciada a medida que el planeta envejece. Del mismo modo, el nivel de dióxido de carbono descenderá más rápidamente en ese punto en su evolución. Es un proceso químico sencillo, por lo que no hay razón para pensar que un ciclo de silicato y carbono no pueda funcionar en otros planetas. Eso sí, siempre y cuando haya agua en estado líquido en su superficie. De ahí su importancia en la búsqueda de vida extraterrestre.
También se ha hablado de la importancia de las placas tectónicas, porque son un factor importante para mantener la habitabilidad de la Tierra a lo largo del tiempo. En el Sistema Solar, el nuestro es el único planeta con tectónica de placas y subducción. El por qué no está completamente claro. Se ha planteado que podría tener que ver con la composición de las rocas, el tamaño del planeta, la temperatura en superficie y la presencia de agua líquida. La meteorización, sin la subducción de por medio, no sería u mecanismo tan útil.
El impacto de la actividad geológica
A fin de cuentas, los carbonatos producidos se acumularían en la superficie y podrían volverse inestables tras millones de años. Es un escenario que los investigadores ya habían repasado en un trabajo anterior. En él, observaron que el clima estaría regulado, pero solo parcialmente. Sería menos eficiente que con las placas tectónicas. Sea como fuere, en los últimos años se ha estudiado si un planeta sin placas, pero cubierto por océanos, podría tener un ciclo del carbono. Los resultados parecen prometedores, aunque queda mucho trabajo por hacer.
En cualquier caso, en su estudio, los investigadores intentan comprender si un ciclo de carbono-silicato podría tener lugar en otros planetas rocosos. Desde aquellos parecidos a la Tierra hasta las supertierras. Con ello en mente, crearon un modelo que reproduce el ciclo del carbono-silicato terrestre. Tuvieron en cuenta todos los procesos importantes. Es decir, aspectos como la evolución del interior, la desgasificación volcánica, la meteorización y la subducción. También se fijaron en cómo podrían verse afectados por cambios en el tamaño y masa de un planeta.
Así, por ejemplo, la presión en planetas masivos aumenta más rápidamente con la profundidad, porque la gravedad es superior. La presión afecta a la profundidad en la que el material se funde, así como a la intensidad de la convección en el manto. Esto, a su vez, determina el ritmo de enfriado. Así que actualizaron todas las partes del modelo que se ven afectadas por el tamaño y la masa del planeta. De esta manera, pudieron explorar la influencia de esas características en la habitabilidad del exoplaneta. Los hallazgos resultan muy interesantes.
El papel de la masa y el tamaño de un planeta rocoso
Lo que observaron fue que un aumento de masa, hasta cierto punto, provocaría una temperatura en superficie más alta. Por lo que afectaría a la zona habitable. Un planeta con la edad de la Tierra, pero con el triple de masa, tendría un ritmo de desgasificación volcánica mucho más alto. Algo producido por un interior mucho más cálido y una convección en el manto mucho más potente. El ciclo del carbono-silicato puede regular el clima en estos planetas, pero aun así la temperatura en superficie sería más elevada.
Esto quiere decir que, en consecuencia, el planeta debería estar más lejos de la estrella para mantener agua líquida en su superficie. Su zona habitable estaría algo más lejos de lo que la Tierra está del Sol. Curiosamente, al aumentar la masa hasta diez veces la de la Tierra, sucedió lo contrario. En esos planetas, la presión es tan grande que la actividad volcánica, y la desgasificación, se vuelven más pequeñas. Aquí es donde se produce una situación un tanto confusa. El calor del interior no se pierde con tanta eficiencia como en planetas menos masivos.
La desgasificación, sin embargo, se convierte en un factor muy eficiente en una fase más tardía de la evolución del planeta. El problema está en que el aumento de brillo de la estrella, con el paso del tiempo, puede provocar que sea demasiado cálido para poder tener agua líquida en su superficie. En cualquier caso, estos resultados permiten a los investigadores alcanzar varias conclusiones. Por ejemplo, el tamaño y masa de un planeta es importante para determinar su habitabilidad. El factor edad, en los planetas rocosos, es muy importante.
El papel de la edad de los planetas rocosos en la habitabilidad
En el estudio demuestran que la edad, y la masa de los planetas rocosos, es muy importante para mantener un ciclo del carbono. Algo que definirá la habitabilidad del planeta. Al tener en cuenta estos factores, los investigadores podrán determinar, con más seguridad, si un planeta podría ser habitable. Los planetas con un tamaño similar al de la Tierra, explican, deberían ser habitables durante mucho tiempo. El inconveniente está en la composición de su atmósfera, porque es más difícil estudiarla (en un caso real) que la de un planeta más masivo.
Los planetas con el triple de masa que la Tierra, recibiendo la misma energía, tendrían una temperatura en superficie más elevada. Los más masivos son algo más fríos, pero se calentarán mucho más al avanzar en su evolución. Este tipo de estudios serán tremendamente útiles para los telescopios que entrarán en funcionamiento en los próximos años. El estudio de sus atmósferas permitirá determinar su composición. Con la suma de estudios como este, se podría tener una imagen mucho mejor de si estamos ante un mundo habitable o no.
La presencia de dióxido de carbono, si lo hubiese, podrá ser puesta en contexto. Permitirá a los astrobiólogos determinar si es una señal de actividad geológica y, en consecuencia, determinar si podría ser una indicación de su habitabilidad. Otro aspecto no menos interesante es la importancia del ciclo del carbono-silicato para regular el clima. Si se puede detectar en algún exoplaneta rocoso, podríamos estar ante un objeto tremendamente prometedor. El panorama, para encontrar vida extraterrestre en el futuro, pinta cada vez mejor…
Estudio
El estudio es A. Kruijver, D. Höning y W. van Westrenen.; «Carbon cycling and habitability of massive Earth-like exoplanets». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
