La habitabilidad planetaria y el IST (I)

Comprender qué planetas pueden ser más adecuados para albergar vida es algo muy importante para los astrónomos. Ya he hablado de la zona habitable en alguna ocasión, pero ahora vamos a echarle un vistazo al resto de aspectos que nos permiten teorizar sobre la habitabilidad de un planeta. De paso, también hablaremos de una herramienta que podría ser útil en algún momento: el índice de similitud con la Tierra.

Es una entrada muy extensa, ¡así que habrá que dividirla en dos!

Es sólo una teoría que viene de lejos

Éste es un concepto artístico del planeta HIP 13044 b, que se cree es extragaláctico (es decir, está fuera de la Vía Láctea).
Crédito: ESO/L. Calçada

La idea de que pueda haber vida en otros planetas no es ni mucho menos nueva. Uno de los casos más sonados, por ejemplo, podría ser el de Sir William Herschel, que creyó haber encontrado amplias pruebas de vida en la superficie de la Luna. Pero sí es cierto que es un tema que se ha puesto de actualidad desde 1.990, cuando el descubrimiento del primer exoplaneta nos permitió confirmar que el Sol no es una estrella única, y que hay miles de millones de estrellas que pueden tener planetas orbitando a su alrededor.

Hay que tener en cuenta que en este caso, estamos hablando de una extrapolación de las condiciones que se dan aquí en la Tierra, y que creemos que son imprescindibles para el desarrollo de la vida en otros lugares del universo. Es decir, no tenemos ninguna otra forma de comenzar a evaluar esa posibilidad, ni sabemos si nos movemos dentro de unos parámetros más o menos realistas porque nuestro único caso de estudio es nuestro planeta. Quizá resulte que la vida puede florecer sin ayuda de grandes cantidades de agua en estado líquido, pero no lo sabemos, y, por lo que hemos visto en nuestro planeta, no parece demasiado probable.

La Tierra

Así que partimos de la base de la vida en la Tierra, que nos permite definir lo siguiente como requisitos imprescindibles: una fuente de energía (como una estrella cercana, aunque podría tener otros orígenes), grandes regiones de agua en estado líquido en la superficie del objeto celeste en cuestión, y que se den condiciones favorables para el desarrollo de moléculas orgánicas complejas. A todo esto, hay que sumar otros aspectos como la composición del planeta (si es rocoso o gaseoso), su órbita, su atmósfera, qué tipo de química se desarrolla en su superficie, y cómo es la estrella en torno a la que orbita: su masa, su luminosidad, su variabilidad y su metalicidad.

Según los datos de la misión del telescopio Kepler, podría haber hasta 40.000 millones de planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas como el Sol, y enanas rojas, sólo en la Vía Láctea. De ellos, 11.000 millones podrían estar orbitando alrededor de estrellas como el Sol, y el planeta más cercano podría estar a tan «solo» 12 años-luz de distancia de nuestro planeta.

El sistema estelar

Una imagen del Sol, una estrella de clase espectral G2.
Crédito: NASA

Vayamos por partes. El primer requisito, imprescindible, es saber que el planeta, o satélite natural (podría haber lunas habitables alrededor de planetas gaseosos, por ejemplo), se encuentra en un sistema estelar apropiado. Para este artículo, no nos vamos a complicar mucho la vida, y vamos a decir que, por tanto, son sistemas estelares adecuados todos aquellos en los que hay una estrella similar al Sol, que esté en su fase de secuencia principal.

En realidad, la historia es bastante más compleja. Hay muchos más tipos de estrellas, y más tipos de configuraciones estelares. A día de hoy, los astrónomos creen que hasta un 50% de los sistemas estelares podrían estar compuestos por estrellas binarias. Por ello, se ha intentado estudiar cuál sería la posibilidad de que haya zonas habitables en ellas. En aquellos casos en los que las estrellas orbiten entre sí a suficiente distancia, podría haber planetas que orbiten a una sola de las estrellas que sí podrían reunir las condiciones apropiadas para permanecer en órbitas estables.

Sin embargo, si las estrellas están muy cerca entre sí, parece que sería imposible que un planeta permaneciese en una órbita estable dentro de la zona habitable del sistema durante el tiempo suficiente como para que aparezcan organismos vivos. Dicho de otro modo, es posible que, en determinadas circunstancias, los planetas rocosos que pueda haber en torno a un sistema binario sean habitables, pero todo depende de particularidades como la distancia a la que estén las estrellas.

Una recreación artística de cómo se podría ver el sistema binario de Alfa Centauri desde un planeta sin atmósfera.
Crédito: Usuario «The Plague» de Wikipedia

También tenemos enanas rojas, que, según la información que tenemos hoy en día, parecen ser las más numerosas de la galaxia. Estamos hablando de que, aproximadamente, el 70% de las estrellas de la galaxia son de este tipo. En su caso, su principal punto positivo es que su secuencia principal es extremadamente larga (hablamos de cientos de miles de millones de años, y hasta billones de años). Lo negativo es que son tan pequeñas (en comparación al Sol) que la zona habitable está muy cerca (mucho más cerca que la órbita de Mercurio respecto al Sol) y por tanto el planeta estaría en rotación síncrona (es decir, una cara del planeta siempre daría a la estrella y otra siempre estaría a oscuras).

Hasta hace poco se pensaba que ese era un factor determinante para no poder considerar las estrellas enanas como habitables, pero desde hace algún tiempo se cree que, si el planeta tiene una atmósfera lo suficientemente densa, podrían desarrollarse las condiciones ideales a pesar de la rotación síncrona… Otra alternativa seria que fuese un planeta gaseoso gigante el que, estando en rotación síncrona, tuviese exolunas habitables (que no estarían en rotación síncrona con la estrella).

En cualquier caso, al menos por ahora, puedes quedarte con que lo importante es que sean estrellas similares al Sol, o más concretamente, con aquellas estrellas que tienen una clase espectral F, G o K (que tienen temperaturas desde los 6.700 ºC a los 3.700 ºC). El Sol es una estrella de tipo G2 con una temperatura de unos 5.500ºC. Quizá te preguntes… vale, ¿y por qué no solo las estrellas de tipo G2 como el Sol?

Imagen del sistema estelar de Alfa Centauri, con Alfa Centauri (izquierda), Beta Centauri (derecha) y Próxima Centauri (marcada en rojo).
Crédito: Usuario «Skatebiker» de Wikipedia

Pues porque sabemos que estos rangos cumplen con estos requisitos: Tienen una vida de, al menos, varios miles de millones de años, así que la vida tiene la posibilidad de desarrollarse. Las estrellas que, aún estando en su secuencia principal, son más luminosas (es decir, aquellas de clase espectral O, B y A) suelen tener una vida de menos de mil millones de años, y en algunos casos incluso menos de 10 millones de años, que no parece suficiente para permitir la aparición de formas de vida.

Además, estas estrellas emiten suficiente radiación ultravioleta suficiente como para propiciar la formación de ozono, pero no tanta como para que la ionización pueda destruir la vida. Además puede existir agua en estado líquido en planetas que estén a una distancia lo suficientemente lejana como para no llegar a estar en rotación síncrona (al tiempo que están dentro de la zona habitable). De hecho, los astrónomos creen que las estrellas de clase espectral K podrían albergar vida durante mucho más tiempo que estrellas como el Sol. En total, si incluimos estas tres clases espectrales, estaríamos hablando de que alrededor del 5 al 10% de las estrellas de la Vía Láctea podrían ser aptas para permitir la aparición de la vida (suponiendo que se den el resto de parámetros).

Los requisitos planetarios

Es posible que un planeta con vida basada en amoniaco tuviese un aspecto similar a este concepto artístico.
Crédito: Usuario «Ittiz» de Wikipedia

No sólo es importante que nuestro planeta (o satélite) esté dentro de la zona habitable. También es necesario que reúna ciertas características para que podamos considerarlo habitable. Por supuesto, el primer requisito es que sea un planeta rocoso. Carl Sagan (y otros científicos) han elucubrado sobre la posibilidad de que pueda haber vida en las capas altas de la atmósfera de gigantes gaseosos (como Júpiter), y es algo que no está completamente descartado, pero parece poco probable.

También hay que tener en cuenta que no es lo mismo la vida simple (los organismos unicelulares, como las bacterias) y la vida compleja. Suponemos que, por fuerza, la vida unicelular precede a la compleja, y que la vida compleja no tiene por qué aparecer allá donde hay vida orgánica simple. En cualquier caso, los científicos consideran que estas características son cruciales para la aparición de la vida en sí, y que, en todos los casos, los organismos multicelulares probablemente sean más exigentes. Quizá una forma más elegante de decirlo sea que, por ejemplo, los humanos seguramente necesitamos una gravedad de 1g, o quizá de entre 0,8g y 1,2g (por poner un rango en vez de una única cifra) y fuera de ese rango seríamos incapaces de sobrevivir, mientras que las bacterias no tendrían tantos problemas para adaptarse.

Del mismo modo, tampoco vamos a tener en cuenta otros tipos de bioquímica (es decir, que la vida se desarrolle utilizando mecanismos diferentes a los del carbono). En teoría, es posible que haya vida basada en silicio, y que en lugar de agua pueda usarse amoniaco o hidrocarburos, pero a la hora de considerar la posible habitabilidad de otros planetas no tenemos estos factores en cuenta. Como he comentado al principio de la entrada, este es un tema bastante extenso, así que le echaremos un vistazo a los requisitos planetarios en la segunda (y última) parte de este artículo, que será publicado mañana.

Esta lectura sigue en: La habitabilidad planetaria y el IST (y II)

Referencias: Wikipedia