No todos los mundos rocosos son como la Tierra. También podemos encontrar otros muy diferentes, como los planetas oceánicos. Mundos en los que no hay ni un solo centímetro de tierra firme a la vista. Pero, ¿cómo se podrían formar estos planetas? ¿cuál es el proceso?

Los planetas oceánicos son mundos inhóspitos… ¿o no?

La Tierra, a pesar de lo que podría parecer, tiene una cantidad de agua relativamente baja. Claro está, si no lo comparamos con mundos totalmente yermos como Mercurio o Marte. Porque la realidad es que todo indica que debería haber mundos con una cantidad de agua mucho mayor. Planetas oceánicos, con un manto de silicatos cubierto por un profundo océano. Sin un solo centímetro de tierra firma que podamos observar. Es algo que se deriva de los modelos de formación planetaria que se utilizan habitualmente. Pero, ¿cómo podría formarse?

Los planetas oceánicos son mundos inhóspitos... ¿o no?
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Concepto artístico de dos mundos con una evolución diferente: un mundo rocoso (izquierda) y uno oceánico (derecha). Crédito: Roger Thibaut

Esos mismos modelos indican que es poco probable que podamos encontrar los requisitos necesarios para el desarrollo de la vida. No solo eso, ¿cómo se podría estabilizar el clima de un mundo así para que pueda ser habitable? ¿Es, siquiera, una posibilidad real? Son preguntas de difícil respuesta. Eso a pesar de que, cada día, seguimos descubriendo nuevos exoplanetas. La realidad es que, por ahora, los descubrimos pero no los conocemos demasiado a fondo. Todavía queda un largo camino por recorrer para entender sus condiciones locales.

Un grupo de investigadores está pensando en todas estas cuestiones. También tiene sus propias preguntas. ¿Cómo es posible que la Tierra sea tan seca? De nuevo, claro está, si la comparamos con los planetas oceánicos. En un nuevo estudio se enfrentan a estas incógnitas. La respuesta, según concluyen, podríamos tenerla en el aluminio-26 (un isótopo radioactivo del aluminio, es decir, una de las variantes de ese elemento). ¿Cómo llegan a esta conclusión? Lo cierto es que para poder entenderlo vamos a necesitar remontarnos a la formación del Sistema Solar

La formación del Sistema Solar y los planetas oceánicos

De hecho, viajaremos hasta esa época en la que el Sistema Solar estaba formado, principalmente, por planetesimales de aproximadamente un kilómetro de diámetro. Estaban formados por roca y hielo y orbitaban alrededor de un jovencísimo Sol. Con el paso del tiempo, se fueron condensando en objetos mayores, los embriones de los futuros planetas. Hay evidencias de que, en esta época, tuvo lugar una supernova que añadió aluminio-26 (y otros elementos) a los que ya existían en el disco protoplanetario.

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Concepto artístico de un mundo oceánico. Crédito: David A. Aguilar (CfA)

En este momento entran las simulaciones por ordenador. Los investigadores analizaron la formación de miles de planetas bajo esa disposición de elementos. Los resultados parecen bastante claros, con dos grupos muy claros. Por un lado, planetas oceánicos. Por otro, mundos rocosos más secos, más parecidos a la Tierra. Esto sugiere, en sus propias palabras, que podría haber dos tipos de sistemas planetarios diferentes. Por un lado, aquellos similares al Sistema Solar, con cantidades de agua relativamente bajas.

Por otro, sistemas en los que lo que abunda son los mundos oceánicos. Su existencia es posible porque, en el momento de su formación, no había una estrella masiva que explotase y desperdigase aluminio-26 en su entorno cercano durante el proceso de formación de los planetesimales. Todo esto apunta a que la presencia de aluminio-26 podría ser un factor determinante en cuanto a la cantidad de agua que podría tener un mundo al finalizar su proceso de formación. Algo lógico, por otro lado, si tenemos en cuenta que se forman de esos planetesimales.

El papel del aluminio-26

Es decir, nos encontramos ante un escenario que parece muy lógico. Si la composición de los planetesimales varía, el desarrollo de los futuros planetas también variará en consecuencia. Si los planetesimales proporcionan la mayor parte del agua, es posible que terminen acumulando demasiada agua. Especialmente si nos encontramos más allá de la línea de nieve, ese punto a partir del que, en un sistema planetario, se pueden preservar los elementos volátiles (como el hielo). El aluminio-26 es un factor externo y muy interesante.

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Concepto artístico de la explosión de una supernova. Crédito: NASA

Porque, según este estudio, todo apunta a que la presencia de aluminio-26 en esos planetesimales permitiría evaporar la mayor parte del agua. Algo que sucedería antes de que se fusionen con otros planetesimales en su camino hacia el nacimiento del futuro planeta. Esto, a su vez, tiene otra lectura lógica. Los mundos que se formen en regiones donde la formación de nuevas estrellas sea frecuente, podrían ser más secos y, en consecuencia, mucho más similares a la Tierra. Al menos sobre el papel. No quiere decir, ni mucho menos, que desarrollen vida.

Pero, ¿cómo saber si este escenario es correcto? Los investigadores han analizado la degradación del aluminio-26 en el contexto de la evolución de esos primeros planetesimales. El calor emitido por su degradación debería haber provocado la fusión de los silicatos y la evaporación del agua acumulada originalmente. Por lo que podemos esperar encontrar una estructura interior concreta. Las simulaciones de los investigadores muestran estructuras internas que varían en función del disco protoplanetario, la composición de los planetas y en qué lugar se formaron.

¿Qué influye en los planetas oceánicos?

Las simulaciones fueron muy variadas. Se probaron diferentes tamaños, diferentes abundancias de aluminio-26, etc. En total, los investigadores realizaron 540 000 simulaciones con 18 conjuntos de parámetros diferentes. Algo que, a su juicio, debería proporcionar una muestra fiel de qué podríamos esperar encontrar ahí fuera. Así, se obtienen sistemas planetarios con una cantidad de aluminio-26 similar al del Sistema Solar. El resultado es que se formarían planetas con cantidades de agua más bien bajas.

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Concepto artístico del inicio del Sistema Solar, en el que la colisión de las partículas en el disco de acreción desembocó en la formación de planetesimales y, posteriormente, planetas. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Algo que se vuelve más pronunciado en función de la distancia. Por otro lado, los sistemas ricos en aluminio-26 muestran que los planetas oceánicos serían muy abundantes. Todo esto deja una cuestión por responder. ¿Cómo crecen los planetas rocosos? Aquí los investigadores plantean un escenario algo complejo. Es posible que los planetas rocosos crezcan a partir de planetesimales, en cuyo caso debería haber, según el estudio, una diferencia clara entre un tipo de planeta rocoso y otro. Pero quizá el mecanismo sea diferente.

Porque es posible que los planetas rocosos crezcan a partir de fragmentos más pequeños que los planetesimales. Podrían crecer desde los guijarros. En ese caso, la diferencia entre los sistemas ricos (y pobres) en aluminio-26 podría ser menos evidente. Quizá sería necesario tener en cuenta cuál es la composición de esos guijarros. Dicho de otro modo, este estudio no proporciona todas las respuestas. Pero sí establece una línea que resulta muy interesante. El aluminio-26 parece que podría ser un elemento clave para determinar cómo es un planeta terrestre.

La investigación de los planetas oceánicos en el futuro

Los investigadores tienen claro cuáles son los siguientes pasos a seguir. Quieren explorar los modelos de entrega del agua a los planetas recién formados. También quieren entender el crecimiento de esos mundos y entender cómo deben encajar con la formación de los primeros planetesimales. A todo esto hay que sumarle otros factores para poder tener el cuadro completo de cómo se forman los diferentes mundos rocosos. Tanto los planetas oceánicos como aquellos que, como la Tierra, no tengan una abundancia de agua tan elevada.

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Concepto artístico del exoplaneta rocoso HD 85512 b. Crédito: NASA

Por ejemplo, quieren entender cuál es la influencia de las colisiones y de la deshidratación que proporciona el aluminio-26. Así como la posibilidad de que los planetas crezcan a partir de la acumulación de guijarros (en lugar de planetesimales). Así como la división de elementos volátiles entre el interior y la atmósfera de un planeta en formación. Todo esto permitirá a los investigadores, en sus palabras, poder limitar mejor los diferentes factores que determinan cuáles podrían ser las características de los exoplanetas que se han descubierto (y los que se descubrirán).

Todavía queda camino por recorrer para poder analizar muchos de estos exoplanetas de forma directa. Pero, cuando llegue ese momento, saber si podemos esperar encontrar más o menos agua en él será muy interesante. Especialmente si tenemos en cuenta que, al menos en estos momentos, todo apunta a que los planetas oceánicos no son habitables. Lo que nos interesa, por tanto, es poder descubrir aquellos mundos que tengan las condiciones más similares posibles a la Tierra. Cuanto más conocimiento se tenga, en ese sentido, mejor.

Estudio

El estudio es T. Lichtenberg, G. Golabek, R. Burn et al; «A Water Budget Dichotomy of Rocky Protoplanets from 26Al-Heating» . Publicado en la revista Nature Astronomy el 11 de febrero de 2019. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Centauri Dreams