Los mundos habitables de TRAPPIST-1… ¿o no?

Los mundos habitables de TRAPPIST-1 son los que más han llamado nuestra atención. Desde que saliera a la luz el descubrimiento del sistema, a finales de febrero de 2017, se ha estado estudiando el sistema. Aunque es pronto para saber si podrían tener las condiciones apropiadas, un nuevo estudio nos pinta un panorama un poco más negativo de lo que nos gustaría…

Los mundos habitables de TRAPPIST-1

A finales de febrero, el sistema TRAPPIST-1 saltó a la fama. En la órbita de esta estrella enana roja ultrafría encontramos siete planetas terrestres. Varios de ellos, creemos, podrían ser habitables. Al menos con los datos que se habían recopilado hasta el momento. Pero aquello no fue más que el primer paso de un largo trabajo por delante, y ahora comenzamos a ver los primeros frutos.

El planeta TRAPPIST-1e podría ser el único planeta habitable. Atrapado entre un desierto abrasador y una bola de nieve gigante, en un vecindario formado por siete planetas de características más o menos similares. Al menos, esa es la conclusión a la que ha llegado Eric Wolf, un investigador de la Universidad de Colorado. Ha sido uno de los primeros científicos en intentar modelar los posibles climas de los mundos habitables de TRAPPIST-1.

Antes de que nos invada la decepción, hay que recordar que este es solo un estudio. Uno de los muchos que van a ser necesarios para poder comprender mejor cómo podrían ser las condiciones en este sistema estelar situado a 39 años-luz de la Tierra. Para obtener este resultado, Wolf ha modelado tres planetas alrededor de TRAPPIST-1. Ha estudiado el posible aspecto de sus atmósferas para determinar si podría haber agua líquida en su superficie. A través de estas simulaciones, descubrió que de los siete planetas, sólo uno podría reunir las condiciones apropiadas.

Hervideros y congeladores

Concretamente, Eric Wolf ha investigado los planetas d, e y f del sistema de TRAPPIST-1. Así, descubrió que TRAPPIST-1d orbita demasiado cerca de su estrella, acumulando una densa atmósfera de vapor de agua. Eso provoca un efecto invernadero, calentando su superficie todavía más e hirviendo el resto de agua. Es un efecto invernadero descontrolado, quizá similar al que tiene lugar en Venus. Las consecuencias son obvias: eventualmente el planeta se seca y es incompatible con la vida.

En contraste, TRAPPIST-1f se encontraría demasiado lejos de su estrella. Sería una bola de nieve. Cualquier agua líquida en su superficie se congelaría. En los modelos utilizados por el investigador, no hay ninguna combinación de gases posible para que la atmósfera fuese capaz de mantener una temperatura óptima. Así que eso nos deja con que TRAPPIST-1e podría ser el único planeta del sistema con una posibilidad real de ser habitable.

Para llegar a esta conclusión, el modelo empleado por Eric Wolf estaba calibrado para simular el clima de la Tierra. Los planetas de TRAPPIST-1 son de un tamaño similar al nuestro. Sin embargo, su entorno es muy diferente al del Sistema Solar. Como ya os conté en el artículo sobre su descubrimiento, los siete planetas están en órbitas mucho más cercanas a su estrella. Los siete se encuentran en órbitas que tienen una duración de entre 1,5 y 20 días. Muy lejos de los 365,25 que dura un año terrestre.

 Algunas suposiciones sobre los planetas de TRAPPIST-1

Con toda seguridad, los posibles mundos habitables de TRAPPIST-1 están en rotación síncrona. Es decir, la misma cara de los planetas apunta siempre a la estrella. TRAPPIST-1, además, emite una longitud de onda de la luz diferente a la del Sol. Su color es mucho más rojizo, por lo que sus ondas son mucho más largas, llegando al infrarrojo cercano. Por último, suponemos que en la superficie de los mundos habitables de TRAPPIST-1 existe agua.

Desde esta base, Eric Wolf propone que, con una atmósfera similar a la de la Tierra, un 20% de la superficie de TRAPPIST-1e estaría libre de hielo. Tendría un aspecto similar a un ojo, con una zona más cálida, apuntando hacia la estrella. También sugiere que se podría obtener una temperatura más similar a la de la Tierra con mucho más dióxido de carbono en la atmósfera.

En el caso de TRAPPIST-1f, intentó compensar la distancia a la estrella. Para que fuese suficientemente cálido para tener agua líquida, añadió 30 bares de presión de dióxido de carbono. Es una presión 30 veces superior a la de la Tierra a nivel del mar. Incluso en este escenario, el resultado no invita al optimismo. TRAPPIST-1f sería demasiado frío para albergar vida.

Si salimos de estos mundos habitables de TRAPPIST-1, las cosas son aún peores. Los más lejanos también se convierten en bolas de nieve sin importar lo que hagamos. En TRAPPIST-1d pasa lo contrario. Es más cercano que TRAPPIST-1e, pero sería demasiado cálido para tener agua. No hay ninguna densidad ni composición atmosférica que permita mantener agua líquida en su superficie. Y con TRAPPIST-1b y TRAPPIST1-c, aún más cercanos, la cosa empeora.

¿Un motivo para la decepción?

No hay que llevarse las manos a la cabeza. Ni mucho menos. Es cierto que en el anuncio original se hablaba con cierto optimismo de varios planetas. TRAPPIST-1e, f y g, en concreto, podrían tener océanos de agua líquida. El modelo del investigador, sin embargo, dice que tango TRAPPIST-1f como TRAPPIST1-g serían demasiado fríos. Lo que no cambia es que TRAPPIST-1e sería el planeta con mejor posibilidades de ser habitable.

Eso es realmente con lo que nos tenemos que quedar, y no podemos ir mucho más lejos. Lo explica el propio investigador. Modelar el clima de la Tierra no es fácil, y han sido necesarios muchos estudios. En el caso de este sistema, estamos hablando de un único modelo climático, y van a ser necesarios muchos otros, con otras suposiciones diferentes, para poder alcanzar un consenso sobre cuál podría ser el posible aspecto de los mundos habitables de TRAPPIST-1.

A fin de cuentas, hay demasiadas variables que entran en juego. El entorno de un planeta depende de muchas condiciones y no todos los modelos las tratan de la misma manera. Por eso es posible encontrar estudios que nos ofrecen resultados que en ocasiones pueden llegar a ser antagónicos. De ahí sale esa necesidad de tener muchos más estudios. En otros modelos las condiciones simplificadas serán diferentes y, en consecuencia, los resultados cambiarán.

El modelo de Eric Wolf

En este caso, el modelo del investigador simplifica el impacto que tendrían los diferentes gases atmosféricos. No se tiene en cuenta el efecto de enfriamiento que tendrían las nubes. Tampoco la forma en que la radiación puede calentar la superficie del planeta. Del mismo modo, se simplifica la forma en que funcionan los océanos. En la realidad, las corrientes oceánicas podrían reducir la cantidad de hielo de un planeta, al transportar calor desde el hemisferio cálido al frío.

Con TRAPPIST-1d, e y f, Wolf modeló la temperatura de los planetas probando diferentes atmósferas. Por ejemplo, en TRAPPIST1-e probó los escenarios fríos, templados y cálidos. Después, calculó la cantidad de calor que sería liberada desde cada planeta en función de su atmósfera. También analizó el brillo de la luz que sería reflejada desde la superficie de esos mundos en cada parte de sus órbitas.

Cuando comencemos a tener datos reales  (que aún no los tenemos), los científicos serán capaces de compararlos con los modelos en los que han estado trabajando. Es decir, serán como una prueba de fuego para ver si sus suposiciones son ciertas. Con esos datos en la mano, será posible descartar los modelos más erróneos para centrarnos en los que sí se asemejen más a lo que estemos viendo.

Una pequeña avanzadilla

Así que, en esencia, este estudio es un pequeño anticipo. Es algo en lo que la comunidad científica se podrá apoyar a la hora de analizar TRAPPIST1 y sus planetas. Una particularidad de este estudio es que es algo que los científicos llaman un estudio 3D. Es decir, no es un modelo unidimensional. En su lugar, el planeta se divide en columnas verticales, y es posible estudiar cómo cambian las condiciones entre esas columnas.

Para que nos entendamos, en un modelo unidimensional, el resultado para la atmósfera y la superficie es el mismo en todo el planeta. En un modelo 3D se pueden añadir muchos más detalles. Es posible determinar cuáles son las condiciones en el hemisferio iluminado. También se puede analizar qué podría suceder en el hemisferio que está siempre en noche perpetua. En este caso, en el que seguramente nos enfrentamos a planetas que están en rotación síncrona, podría ser una gran ayuda.

Pero no es más que un primer paso. Cuando lleguen los telescopios más potentes (como el Telescopio Europeo Extremadamente Grande) será posible obtener datos del sistema de TRAPPIST1, de sus planetas, y de sus posibles atmósferas (si es que la tienen). Estudios como éste servirán para hacernos una idea de por qué planetas podríamos comenzar. Por ejemplo, en este caso, parece que TRAPPIST-1e podría ser un buen punto de partida…

El estudio es Eric T. Wolf; «Assessing the Habitability of the TRAPPIST-1 System Using a 3D Climate Model». Ha sido aceptado para su publicación en la revista The Astrophysical Journal y puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Space