El telescopio espacial James Webb. El descubrimiento sobre la ausencia de atmósfera en el sistema TRAPPIST-1c, potencia la idea de la baja habitabilidad de varios exoplanetas rocosos
La capacidad de observar planetas, estrellas y galaxias del telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés) sigue asombrando a la comunidad científica.
Pero no todos los hallazgos son buenas noticias. En el último estudio presentado por astrónomos que operan el poderoso observatorio espacial, la esperanza volcada de la comunidad científica en la posible habitabilidad en un sistema de siete exoplanetas a ubicados a 40 años luz, parece esfumarse.
Es que de los estudios realizados por el James Webb, se puede deducir que el exoplaneta TRAPPIST-1c carece de una atmósfera densa, al igual que informaron meses atrás sobre su vecino TRAPPIST-1b.
El sistema planetario Trappist-1 tiene tres planetas en su zona habitable, mientras que nuestro sistema solo tiene uno.
El sistema planetario TRAPPIST-1 es uno de los más fascinantes que conocen los científicos. Cuenta con siete exoplanetas —denominados b, c, d, e, f, g y h, en este caso en orden de lejanía de su estrella— que se descubrieron en 2017 y causaron sensación al saberse que al menos cuatro de ellos —d, e, f y g— están en la zona habitable de su estrella.
Se trata de un candidato ideal para ser estudiado por la nueva generación de telescopios en busca de indicios de atmósfera y biomarcadores a través de la técnica llamada espectroscopía de transmisión, sobre todo en el infrarrojo, la región del espectro observada por el telescopio espacial James Webb. Dicho y hecho, el JWST ha logrado medir la temperatura del planeta más interno y caliente, TRAPPIST-1 b. Las malas noticias es que parece no tener atmósfera.
En realidad, TRAPPIST-1b no es un buen candidato a albergar vida. Pero sí que lo son algunos de sus vecinos. Concretamente, hay al menos tres que se encuentran en la zona de habitabilidad de su estrella. Pero para albergar vida, los exoplanetas deben tener atmósfera. Y si este no tiene, es posible que los otros tampoco, según infieren los astrónomos que los observan.
La vida en los planetas de Trappist-1, estima la NASA, puede ser exótica.
Es solo una suposición, aunque es cierto que reduce las esperanzas de encontrar vida en estos y otros muchos exoplanetas similares a la Tierra. Debido a que los planetas de este tipo son comunes alrededor de muchas estrellas, “eso definitivamente reduciría la cantidad de planetas que podrían ser habitables”, explicó el astrónomo Sebastian Zieba, investigador de exoplanetas en el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania en un reciente estudio científico publicado en Nature.
Todavía existe la posibilidad de que algunos de los otros cinco planetas del sistema TRAPPIST-1 tengan atmósferas espesas que contengan compuestos interesantes desde el punto de vista geológico y biológico, como el dióxido de carbono, el metano o el oxígeno. Pero los dos planetas estudiados hasta ahora parecen no tener, o casi no tener atmósfera. Y eso baja la posibilidad de que sus vecinos posiblemente habitables, la tengan.
Según el paper publicado, los astrónomos apuntaron el JWST al sistema TRAPPIST-1 en cuatro ocasiones durante octubre y noviembre de 2022. Estas observaciones permitieron calcular que la temperatura superficial de TRAPPIST-1c, en el lado que mira a su estrella, alcanza aproximadamente los 107 °C, lo cual indicaría que es demasiado caliente para mantener una atmósfera densa rica en dióxido de carbono.
Además, al comparar las observaciones con modelos de la posible química del planeta, los científicos concluyeron que TRAPPIST-1c tuvo muy poca agua cuando se formó, equivalente a menos de diez veces el volumen de los océanos terrestres. Estos datos respaldan la idea de que este exoplaneta nunca tuvo los ingredientes necesarios para ser habitable.
TRAPPIST-1 c es ligeramente más grande que la Tierra, pero tiene casi la misma densidad, lo que indica que debe tener una composición rocosa. La medición de Webb de la luz infrarroja media de 15 micras emitida por TRAPPIST-1 c sugiere que el planeta tiene una superficie rocosa desnuda o una atmósfera de dióxido de carbono muy fina.
Sistema planetario con poder de estrella
Los 7 planetas TRAPPIST-1, que orbitan una estrella a unos 12 parsecs (40 años luz) de la Tierra, tienen superficies rocosas y son aproximadamente del tamaño de la Tierra. Los astrónomos consideran que el sistema es uno de los mejores laboratorios naturales para estudiar cómo se forman, evolucionan y potencialmente se vuelven habitables los planetas. Los planetas son un objetivo clave para JWST, que se lanzó en 2021 y es lo suficientemente poderoso como para sondear sus atmósferas con mayor detalle que otros observatorios como el Telescopio Espacial Hubble.
La estrella anfitriona de los planetas es tenue y fría. Conocida como enana M, es el tipo de estrella más común en la Vía Láctea. Lanza grandes cantidades de radiación ultravioleta, que podría erosionar cualquier atmósfera en un planeta cercano.
El planeta más interno del sistema, TRAPPIST-1 b, recibe cuatro veces la cantidad de radiación que la Tierra recibe del Sol, por lo que no fue una gran sorpresa cuando JWST descubrió que no tenía una atmósfera sustancial. Pero el siguiente en la línea, TRAPPIST-1 c, orbita más lejos de su estrella, y parecía posible que el planeta más frío pudiera haber logrado aferrarse a más atmósfera.
Concepto artístico de cómo podría verse el exoplaneta rocoso caliente TRAPPIST-1 c basado en esta investigación. TRAPPIST-1 c, el segundo de los siete planetas conocidos en el sistema TRAPPIST-1, orbita su estrella a una distancia de 0.016 UA (aproximadamente 2.4 millones de kilómetros), completando una órbita en solo 2.42 días terrestres.
Aunque estas mediciones iniciales no brindan información definitiva sobre la naturaleza de TRAPPIST-1 c, sí ayudan a reducir las posibles posibilidades. “Nuestros resultados son consistentes con que el planeta sea una roca desnuda sin atmósfera, o que el planeta tenga una atmósfera de CO2 realmente delgada (más delgada que en la Tierra o incluso en Marte) sin nubes”, dijo Zieba. “Si el planeta tuviera una atmósfera espesa de CO2, habríamos observado un eclipse secundario muy poco profundo, o ninguno en absoluto. Esto se debe a que el CO2 absorbería toda la luz de 15 micrones, por lo que no detectaríamos ninguna proveniente del planeta”.
Los datos también muestran que es poco probable que el planeta sea un verdadero análogo de Venus con una atmósfera espesa de CO2 y nubes de ácido sulfúrico. La ausencia de una atmósfera espesa sugiere que el planeta se pudo haber formado con relativamente poca agua. Si los planetas TRAPPIST-1 más fríos y templados se formaron en condiciones similares, es posible que también hayan comenzado con poca agua y otros componentes necesarios para que un planeta sea habitable.
La sensibilidad requerida para distinguir entre varios escenarios atmosféricos en un planeta tan pequeño y tan lejano es verdaderamente notable. La disminución en el brillo que Webb detectó durante el eclipse secundario fue solo del 0,04 por ciento: equivalente a mirar una pantalla de 10,000 bombillas diminutas y notar que solo cuatro se han apagado.
“Es extraordinario que podamos medir esto”, explicó la coautora del estudio Laura Kreidberg, también de Max Planck. “Ha habido preguntas durante décadas sobre si los planetas rocosos pueden mantener atmósferas. La habilidad de Webb realmente nos lleva a un régimen en el que podemos comenzar a comparar los sistemas de exoplanetas con nuestro sistema solar de una manera que nunca antes habíamos hecho”.
Aquí se muestran tres posibles interiores de los exoplanetas TRAPPIST-1. Cuanto más precisamente conozcan los científicos la densidad de un planeta, más podrán reducir el rango de posibles interiores de ese planeta.
Marca de agua
Al comparar las observaciones con los modelos de la posible química del planeta, los científicos también concluyeron que TRAPPIST-1 c habría tenido muy poca agua cuando se formó, menos del agua equivalente a 10 océanos terrestres. Juntos, la baja cantidad de agua en el nacimiento del planeta y la falta de una atmósfera espesa de dióxido de carbono en la actualidad sugieren que TRAPPIST-1 c nunca tuvo muchos ingredientes para la habitabilidad.
Pero aún podría haber esperanza para otros planetas en el sistema. En un artículo publicado el 8 de junio en el servidor de preimpresión arXiv, Joshua Krissansen-Totton, científico planetario de la Universidad de Washington en Seattle, informó que los planetas e y f de TRAPPIST-1, el cuarto y el quinto más alejados de la estrella, aún podría tener atmósferas espesas, porque se sientan lo suficientemente lejos de la estrella para evitar que toda su agua se vuele, a diferencia de los planetas b y c.
En otras palabras, lo que los científicos encuentren en los planetas b y c podría no decir mucho sobre cómo se verían las atmósferas de los planetas exteriores. “Creo que tiene sentido permanecer agnóstico sobre las perspectivas de que los planetas exteriores retengan atmósferas”, concluyó Krissansen-Totton.
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