Un grupo de investigadores ha analizado la atmósfera del exoplaneta K2-18 b, gracias al telescopio Webb, y ha detectado moléculas que contienen carbono. Los resultados encajan con un exoplaneta que podría contener una superficie cubierta por un océano de agua y una atmósfera rica en hidrógeno.
La atmósfera de K2-18 b es la de un mundo muy particular
El descubrimiento ofrece un vistazo fascinante sobre un planeta que no se parece a nada que haya en el Sistema Solar. Plantea preguntas interesantes sobre mundos potencialmente habitables (como K2-18 b) en otros lugares de la Vía Láctea y, por extensión, del universo. K2-18 b es un exoplaneta con 8,6 masas terrestres (una masa terrestre es la masa de la Tierra) y el análisis de los datos de James Webb ha desvelado la presencia de moléculas que contienen carbono, incluyendo metano y dióxido de carbono. Podría ser un planeta hicéano.
Es decir, un mundo que podría contener una atmósfera rica en hidrógeno y una superficie cubierta por un océano de agua. En realidad, no es la primera vez que se profundiza en la atmósfera de K2-18 b. El telescopio Hubble proporcionó las primeras informaciones, motivando que se realizasen estudios, posteriormente, que han ayudado a cambiar la comprensión que se tiene del sistema. K2-18 b orbita en torno a la enana roja K2-18. Está en su zona habitable y está a 120 años-luz del Sistema Solar en la constelación de Leo.
Los exoplanetas como K2-18 b son particularmente intrigantes. Tienen un tamaño entre el de la Tierra y Neptuno y no se parecen a nada que se pueda encontrar aquí. Esto, sin embargo, es un problema, porque quiere decir que no hay ningún mundo cercano que se pueda estudiar. Los subneptunos (o minineptunos, se puede llamar de ambas maneras a este tipo de planetas), por tanto, no están demasiado bien entendidos y la naturaleza de su atmósfera es algo que se sigue debatiendo en la comunidad científica. Por eso, este hallazgo es interesante.
El atractivo de los mundos hicéanos
La posibilidad de que el subneptuno K2-18b pueda ser un exoplaneta hicéano resulta sugerente. Algunos astrónomos creen que estos mundos pueden ser entornos prometedores para buscar señales de vida en otros lugares de la galaxia. Así, los investigadores explican que el descubrimiento destaca la importancia de tener en cuenta diferentes entornos habitables al buscar vida en otros lugares. Así se expresaba Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Universidad de Cambridge y autor jefe del estudio en el que se detallan estos resultados.
Generalmente, proseguía, la búsqueda de vida en exoplanetas se ha centrado principalmente en pequeños mundos rocosos. Los mundos hicéanos, sin embargo, son mucho más apropiados para realizar observaciones de sus atmósferas. La abundancia de metano y dióxido de carbono, y la falta de amoniaco, apunta en la dirección de que en K2-18 b podría haber un océano de agua bajo la atmósfera, que sería rica en hidrógeno. Estas son solo las primeras observaciones del telescopio James Webb, pero han ofrecido algo más.
Una posible detección de una molécula llamada dimetilsulfuro (o sulfuro de dimetilo), también llamada DMS. En la Tierra, el DMS solo se producto de la vida. La mayoría del dimetilsulfuro en nuestra atmósfera procede del fitoplancton en los entornos marinos. En el caso de K2-18 b, la detección de DMS no es tan fuerte y es necesario validar esa detección. Habrá que esperar a futuras observaciones para saber si está presente en cantidades importantes. A pesar de todo esto, K2-18 b no tiene por qué ser capaz de albergar vida.
La atmósfera de K2-18 b ofrece mucha información
El planeta es grande, tiene 2,6 veces el radio de la Tierra. Por lo que, seguramente, contenga un gran manto de hielo a alta presión, pero con una atmósfera rica en hidrógeno más fina y un océano en su superficie. Los mundos hicéanos se espera que tengan océanos de agua. Sin embargo, también es posible que ese océano sea demasiado cálido como para ser habitable o, incluso, líquido. Los subneptunos son el tipo de planeta más común observado en otros lugares de la galaxia, a pesar de que no hay ninguno en el Sistema Solar.
El espectro que han obtenido los investigadores es el más detallado de un subneptuno en la zona habitable de su estrella, y ha permitido determinar qué moléculas se encuentran en su atmósfera. Pero, ¿cómo se hace? Analizar la atmósfera de un mundo como K2-18 b implica identificar sus gases y condiciones físicas. Es un campo de investigación muy activo en la astronomía moderna. Sin embargo, estos planetas se ven ahogados en el brillo de sus estrellas, por lo que estudiar sus atmósferas es muy complicado.
El equipo ha logrado superar este obstáculo analizando la luz de K2-18 (la estrella) al pasar por la atmósfera del exoplaneta. K2-18 b es un exoplaneta que realiza tránsitos. Es decir, pasa por delante de la superficie de su estrella desde nuestra perspectiva. Por lo que se puede detectar una caída de brillo. De hecho, así es como se descubrió el exoplaneta en 2015, gracias a la misión K2, del telescopio Kepler. Durante el tránsito, una pequeña cantidad de la luz de la estrella pasa por la atmósfera del exoplaneta y se puede analizar su composición.
Un telescopio muy eficiente para realizar observaciones
Este resultado, cuentan los investigadores, solo ha sido posible gracias al gran rango de longitudes de onda, y sensibilidad, del telescopio James Webb. Ha permitido realizar una detección muy robusta con tan solo dos tránsitos. En comparación, un único tránsito observado por el telescopio James Webb ha proporcionado la misma precisión que ocho observaciones del telescopio Hubble (realizadas a lo largo de varios años, y en un rango de longitudes de onda mucho más pequeño). Es algo que muestra el salto tecnológico del telescopio Webb.
Los resultados explicados aquí son, solo, el producto de dos observaciones de K2-18 b. Pero hay otras en camino y los investigadores consideran que están dando los primeros pasos. Solo es una primera demostración de lo que Webb puede observar al estudiar exoplanetas que estén en la zona habitable de sus estrellas. La intención de los investigadores, ahora, es llevar a cabo más investigaciones del exoplaneta con el instrumento MIRI (que observa en el infrarrojo medio) del propio JWST. Así, esperan poder validar sus hallazgos.
También deberían obtener más información sobre las condiciones medioambientales de K2-18 b. El objetivo último, dicen, es lograr identificar vida en un exoplaneta habitable. Algo que cambiaría profundamente la comprensión de nuestro lugar en el universo. Para Madhusudhan, estos hallazgos son un prometedor paso hacia entender mejor cómo los mundos Hicéanos. De todos modos, aunque K2-18 b pudiese estar habitado, ese hallazgo no llegará de un día para otro. Será un proceso gradual que, esperemos, no tarde muchos años en llegar.
Estudio
El estudio es N. Madhusudhan, S. Sarkar, S. Constantinou et al.; «Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere». Aceptado para publicación en Astrophysical Journal Letters el 11 de septiembre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: NASA
