Como quizá sepas, la zona habitable es una parte importante de la astronomía. Es un concepto básico para ayudarnos a buscar vida en otros lugares. Sin embargo, es algo que todavía no comprendemos todo lo bien que nos gustaría. Un nuevo estudio nos invita a tener en cuenta un factor adicional: el vulcanismo…

La zona habitable

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Esta imagen muestra una comparación entre la zona habitable del sistema Kepler-22 y el Sistema Solar.
Crédito: NASA/Ames/JPL-Caltech

Comencemos por lo fundamental. La zona habitable está presente en todas las estrellas del universo. El razonamiento es muy sencillo. Cuanto más cerca estemos del astro, más alta será la temperatura en su entorno. Cuanto más lejos, más fría será. En consecuencia, hay una franja en la que esa temperatura es la ideal para que pueda haber agua líquida; siempre y cuando haya planetas en ella.

Cada tipo de estrella tiene una zona habitable diferente. En el caso de las enanas rojas, las estrellas más pequeñas y comunes, la zona habitable está muy cerca. En el caso de una enana amarilla, como el Sol, esa franja se encuentra a mucha más distancia, y así sucesivamente. Aunque no es el único factor que necesitamos tener en cuenta para encontrar vida, es un buen punto de partida. Eso no quiere decir que, si se dan las circunstancias adecuadas, no podamos encontrar vida fuera de ella; si no que lo más probable es que ahí sea donde la encontremos.

La zona habitable volcánica

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La erupción del volcán Tavurvur, en Papúa Nueva Guinea.
Crédito: Taro Taylor edit by Richard Bartz

En un nuevo estudio, publicado por Ramses Ramirez y Lisa Kaltenegger, del Instituto Carl Sagan en la Universidad de Cornell, se habla de un factor más que podríamos incorporar para definir mejor esa franja de espacio en el que podríamos encontrar agua líquida. La zona habitable tiene dos límites. El límite interno, más cercano a la estrella, es el punto a partir del que la temperatura es demasiado alta. Si nos acercamos más, la temperatura en superficie se vuelve tan alta que entramos en un efecto invernadero imparable. El agua desaparece demasiado rápido y nos quedamos con una roca seca, incompatible con la vida tal y como la conocemos.

El límite exterior es, lógicamente, el punto opuesto. Si nos alejamos más, la temperatura es tan baja que ya no podemos encontrar agua en estado líquido en la superficie. En el caso del Sistema Solar, el límite externo de la zona habitable se calcula en 1,67 UA (unidades astronómicas). Es decir, ligeramente más allá de la órbita de Marte. Si nos guiamos por lo propuesto en este estudio, sin embargo, podríamos ampliar ese límite un 30%, hasta los 2,74 UA. En este caso, estaríamos incluyendo el cinturón de asteroides en la zona habitable.

Los investigadores plantean que el vulcanismo podría ayudarnos a extender ese límite externo de la zona habitable, y en algunos casos, la nueva franja habitable podría llegar a tener hasta un tamaño un 60% superior al tradicional…

Un ejemplo práctico

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Concepto artístico de la superficie de Venus.
Crédito: ESA/AOES Medialab

Imaginemos un mundo rocoso con una atmósfera rica en hidrógeno, más allá del límite externo de la zona habitable. Por estudios anteriores, sabemos que en planetas jóvenes, podríamos encontrarnos con una supertierra (un planeta rocoso más grande que la Tierra) capaz de mantenerse por encima del punto de congelación en distancias de hasta 10 UA, muy lejos de la franja que hemos definido anteriormente. El hidrógeno colisiona y libera calor, provocando un efecto invernadero.

El problema de estos planetas jóvenes es que la cantidad necesaria de hidrógeno, para mantener ese efecto, no es sostenible en una escala de tiempo lo suficientemente grande porque ese hidrógeno se pierde al espacio. Es decir, una supertierra sin una fuente renovable perdería esa temperatura. ¿Cuál podría ser esa fuente renovable? El vulcanismo. Los estudios climatológicos de la Tierra y Marte muestran que el vulcanismo podría haber superado a la pérdida de moléculas de hidrógeno.

En el caso de la Tierra, el hidrógeno no es uno de los elementos principales de la atmósfera, pero está constantemente repuesto por el vulcanismo, que compensa la pérdida de moléculas de hidrógeno al espacio. Con una fuente renovable, el dióxido de carbono podría interaccionar con ese hidrógeno para provocar que el efecto invernadero pueda prolongarse en el tiempo. Ese efecto provocaría que la zona habitable sea más grande de lo que consideramos en la actualidad.

Una zona habitable más completa

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Este concepto artístico muestra una enana roja orbitada por un planeta en su zona habitable.
Crédito: Christine Pulliam (CfA).

Así que los investigadores nos proponen algo que llaman la zona habitable de hidrógeno volcánico. En función de la cantidad de hidrógeno presente en el planeta que observemos, la cantidad de energía necesaria, procedente de la estrella, sería menor. Por ejemplo, un planeta que tenga una concentración del 50% de hidrógeno, sólo necesitaría entre el 35 y el 60% de la energía estelar habitual para ser habitable. En consecuencia, eso implica que la zona habitable aumente en un 30-60%.

Es posible que llegado a este punto todo te suene un poco a chino. Así que vamos a recapitular. La zona habitable podría ser más grande de lo que calculamos en la actualidad si tenemos en cuenta el vulcanismo. Esto no quiere decir que hayamos descubierto que la zona habitable es más grande de lo que pensábamos. En su lugar, lo que quiere decir es que si un planeta tiene una gran cantidad de hidrógeno atmosférico y actividad volcánica, podría mantener una temperatura que lo haga habitable.

A fin de cuentas, lo que necesitamos para que un planeta tenga agua líquida es una temperatura adecuada. Una temperatura adecuada, a fin de cuentas, no es más que una cantidad de energía adecuada. Es decir, si el planeta recibe mucha más energía de lo necesario, las temperaturas son demasiado altas. Si el planeta recibe menos energía de lo necesario, las temperaturas son demasiado bajas. El vulcanismo es otra fuente de energía, y nos permite reducir la cantidad de energía necesaria procedente de la estrella.

Cómo podríamos detectar vida en planetas así

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

Así que, para que nos entendamos, podríamos decir que más allá de la zona habitable, si las condiciones son apropiadas (es decir, existe una atmósfera rica en hidrógeno y el planeta tiene mucha actividad volcánica), podemos encontrar vida. Pero, ¿cómo podemos saber si es así? La respuesta, por desgracia, no es simple. Necesitaríamos encontrar la presencia de elementos a los que podamos contribuir un origen biológico.

El amoniaco (NH3) y el oxido de nitrógeno (N2O) podrían ser detectados en una atmósfera rica en hidrógeno. Pero no tienen por qué proceder necesariamente de organismos vivos. En estas atmósferas volcánicas también podría llegar a surgir un proceso de fotosíntesis basado en el metano. Sin embargo, por ahora no tenemos una forma clara de poder determinar si esos elementos son de origen biológico o no.

Por todo esto no debería sorprendernos la conclusión de los autores. Sugieren que el estudio de firmas biológicas debería centrarse en modelar las fuentes bióticas (es decir, procedente de seres vivos) y abióticas de estos gases en mundos que tengan atmósferas ricas en hidrógeno.

Más oportunidades de observación

Lo más interesante de todo este estudio es que nos permitiría expandir nuestra ventana de observación. Allí donde creíamos que sólo podría haber mundos congelados, puede que nos encontremos lugares habitables. Siempre y cuando tengan una atmósfera rica en hidrógeno y actividad volcánica, claro está. Es una perspectiva interesante, y podría darnos un impulso a la hora de observar otros sistemas estelares…

El estudio es Ramirez y Kaltenegger, “A Volcanic Hydrogen Habitable Zone”, publicado en The Astrophysical Journal Letters, que puede ser consultado aquí.

Referencias: Centauri Dreams