¿Cómo es la lluvia en los exoplanetas que podemos encontrar en otros lugares de la galaxia? En el Sistema Solar, en Titán llueve de una forma muy regular. Al igual que en la Tierra, es el resultado de la evaporación de líquido en la superficie, condensación en el cielo y precipitación. Pero… ¿y en otros lugares?
La lluvia en los diferentes exoplanetas que se han detectado
En la Tierra, el ciclo hidrológico es una parte muy importante de nuestro clima. En Titán, el satélite más grande de Saturno, el mismo ciclo se repite, pero con el metano como protagonista, en lugar del agua. En los últimos años, se han observado patrones similares en los exoplanetas. Los protagonistas son tan variados como el metal fundido o la lava. Es algo que, inevitablemente, nos lleva a preguntarnos hasta qué punto podríamos encontrarnos con lluvias exóticas en otros lugares de la Vía Láctea. Algo que un grupo de investigadores ha intentado determinar.
Se han planteado hasta qué punto la lluvia podría ser diferente en los entornos que se han ido descubriendo con el paso de los años. La investigación de la precipitación, y los registros de la lluvia en el pasado de la Tierra, han permitido entender el dinamismo del clima del planeta. Por desgracia, no se puede llevar a cabo este mismo estudio con los exoplanetas, lo que impide que se pueda determinar mejor hasta qué punto podrían ser habitables. Pero el conocimiento de nuestro hogar ha sido una gran ayuda para predecir los climas de Marte y Titán.
Así que han intentado aplicar este mismo principio a los exoplanetas. A fin de cuentas, como explican los investigadores, el clima es una parte importante de la habitabilidad. Una de las mayores incertidumbres, para entender el clima en los diferentes entornos planetarios, es el comportamiento de las nubes. La lluvia es una forma de provocar la desaparición de las nubes. Por lo que entender cómo funciona la precipitación puede ayudar a entender los comportamientos de las nubes. A su vez, permitirá predecir mejor qué clima nos podríamos encontrar.
El papel de las precipitaciones
Las precipitaciones, añaden, ayudan a controlar cuánta agua permanece en la atmósfera. El vapor de agua es un buen gas de efecto invernadero, por lo que la cantidad de agua en la atmósfera puede tener un impacto en el clima. Además, la lluvia es un componente esencial del mecanismo que permite estabilizar el clima de un planeta. Es algo denominado el ciclo de carbonato-silicato, que es una pieza importante al pensar en la zona habitable de un exoplaneta. Además, los investigadores destacan lo importante que es esto en el futuro.
A fin de cuentas, los telescopios de nueva generación van a dedicarse, en algunos casos, a buscar exoplanetas potencialmente habitables. Próximamente, los astrónomos y astrobiólogos podrán llevar estudios de atmósferas de exoplanetas de forma directa. Por lo que disponer de modelos, que predigan cómo se comportan las nubes y el vapor de agua en esos mundos, será una ayuda muy importante para entender hasta qué punto son habitables. Aunque las dificultades estarán presentes. Por ejemplo, al intentar predecir cómo llueve en un exoplaneta.
Curiosamente, aunque es muy difícil predecir el patrón de precipitación, se puede entender con mucha facilidad cómo se comporta una gota individual. Cada gota de lluvia, que cae de una nube, se ve regida por una combinación de dinámica de fluidos, termodinámica y condiciones atmosféricas. Por lo que su estudio podría ser una gran ayuda para entender el clima de un exoplaneta. De hecho, los investigadores han explicado que hay tres propiedades claves que se podrían calcular: la forma de las gotas de lluvia, su velocidad de caída y su velocidad de evaporación.
Cómo determinar la lluvia que se produce en los exoplanetas
Las nubes y la precipitación, explican los investigadores, dependen de qué sucede en los tamaños más pequeños (gotas de lluvia, por ejemplo, con milímetros de tamaño), en los tamaños medios (nubes, con kilómetros de longitud) y en escalas muy grandes (como la cantidad de agua disponible en un exoplaneta). Sin embargo, con los ordenadores actuales, ni los que se esperan en el futuro, se podrían representar todas esas escalas de forma certera en un único modelo. Por lo que se han visto obligados a simplificar el proceso.
Se han centrado en el componente mejor entendido del ciclo del agua, las gotas de lluvia. Así, pueden centrarse en la parte importante, al permitir determinar cuánto vapor de agua atmosférico se convertirá en agua en la superficie. Algo que es necesario para la vida tal y como la conocemos. A partir de las tres propiedades mencionadas, consiguieron obtener una expresión sencilla para determinar el comportamiento de las gotas de lluvia, partiendo de ecuaciones más complicadas. Así, descubrieron algunos aspectos muy interesantes.
En una amplia gama de condiciones planetarias, vieron que solo las gotas de lluvia de un tamaño más bien pequeño podían llegar a la superficie. Esta investigación podría permitir que mejoren las representaciones de la lluvia en modelos climáticos mucho más complejos, y entender su comportamiento en exoplanetas. A fin de cuentas, ahora mismo lo que se sabe, sobre cómo funcionan las nubes y la precipitación en un sistema climático, se basa en lo que se ha observado en la Tierra. Es difícil saber hasta qué punto lo que se ve aquí es representativo de condiciones mucho más diferentes.
Los telescopios como James Webb serán una gran ayuda
Todo esto será muy útil cuando telescopios como James Webb entren en funcionamiento. El observatorio de la NASA debería ser lanzado el 31 de octubre de 2021. Con su conjunto de instrumentos infrarrojos, y espectrómetros, será capaz de estudiar las atmósferas de exoplanetas de masa más baja, que orbitan más cerca de sus estrellas. Es decir, en la región potencialmente habitable, donde podría haber exoplanetas rocosos. Esto permitirá determinar la composición química de las atmósferas de esos mundos distantes.
Podrían contener vapor de agua, o alguna otra biofirma (la señal de que podría ser un mundo habitado). Otros telescopios, como el Telescopio Gigante de Magallanes o el telescopio espacial Nancy Grace Roman, podrán llevar a cabo análisis similares. Los instrumentos de estos observatorios permitirán analizar los exoplanetas con un nivel de detalle inédito hasta ahora. Algo en la línea de la evolución de los últimos años. Con más de 4000 exoplanetas descubiertos, el foco ya no es simplemente encontrar nuevos mundos potencialmente habitables.
Ahora también se trata de analizar algunos de esos mundos tan prometedores y ver cuáles podrían tener las condiciones necesarias para que la vida haya podido desarrollarse en su superficie. El estudio de la lluvia en los exoplanetas solo será un pequeño paso más en el objetivo de conseguir encontrar vida más allá de nuestro planeta. Parece lógico suponer que habrá que esperar unos años para ver los resultados más prometedores. Pero también parece cuestión de tiempo que se encuentre un mundo que tenga condiciones muy similares a las de la Tierra. Y cuando eso suceda… ¿tendrá vida?
Estudio
El estudio es K. Loftus y R. Wordsworth; «The Physics of Falling Raindrops in Diverse Planetary Atmospheres». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
