Gliese 581: un planeta que podría ser habitable

physorg.com
Traducido por Ciencia Kanija
14/12/07

Más de diez años tras el descubrimiento del primer planeta extrasolar, los astrónomos han descubierto ya más de 250 de estos planetas. Hasta hace pocos años, la mayoría de los exoplanetas recientemente descubiertos era de la masa de Júpiter, probablemente gaseosos. Recientemente, los astrónomos han anunciado el descubrimiento de varios planetas que son potencialmente mucho más pequeños, con una masa mínima inferior a 10 veces la masa de la Tierra: las conocidas como súper-Tierras.

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n abril, un equipo europeo anunció en Astronomy & Astrophysics el descubrimiento de dos nuevos planetas orbitando la estrella M Gliese 581 (una estrella roja), con masas de al menos 5 y 8 masas terrestres. Dad su distancia a la estrella madre, estos nuevos planetas (conocidos ahora como Gliese 581c y Gliese 581d) fueron los primeros candidatos posibles para planetas habitables.

Contrariamente a los planetas gigantes como Júpiter que son principalmente gaseosos, los planetas terrestres se espera que sean extremadamente diversos: algunos serás secos y sin aire, mientras que otros tendrán mucha más agua y gases que la Tierra. Sólo la próxima generación de telescopios nos permitirán decir de qué están hechos estos nuevos mundos y sus atmósferas y buscar posibles indicadores de vida en esos planetas. Sin embargo, son posibles las investigaciones teóricas hoy día y pueden ser de gran ayuda en la identificación de objetivos de estas futuras observaciones.

En este marco de trabajo, Astronomy & Astrophysics publica ahora dos estudios teóricos sobre el sistema planetario Gliese 581. Dos equipos itnernacionales, uno liderado por Franck Selsis y el otro por Werner von Bloh, investigan la posible habitabilidad de estas dos súper-Tierras desde dos puntos de vista distintos. Para hacer esto, estiman los límites de la zona habitable alrededor de Gliese 581, esto es, cómo de cerca y de lejos de la estrella puede existir en agua líquida en la superficie de un planeta.

F. Selsis y sus colegas calcularon las propiedades de la atmósfera de un planeta a distintas distancias de la estrella. Si el planeta está demasiado cerca de la estrella, las reservas de agua se evaporan, por lo que las formas de vida similares a la Tierra no podrían existir. El límite exterior corresponde a la distancia donde el CO2 gaseoso es incapaz de producir un efecto invernadero lo bastante potente para calentar lo suficiente la superficie planetaria por encima del punto de congelación del agua. La mayor incertidumbre para la localización precisa de los límites de las zonas habitables provienen de las nubes que actualmente no pueden modelarse en detalle. Estas limitaciones también tienen lugar cuando observamos el caso del Sol: los estudios climáticos indican que el límite interior está situado en algún lugar entre las 0,7 y las 0,9 UA, y el límite exterior entre 1,7 y 2,4 UA. La Figura 1 [Ver enlace original] ilustra los límites de la zona habitable del Sol, comparados con el caso de Gliese 581 calculados por Selsis y von Bloh.

W. von Bloh y sus colegas estudian una región más estrecha de la zona habitable donde es posible la fotosíntesis en planetas similares a la Tierra. Esta producción fotosintética de biomasa depende de la concentración atmosférica de CO2, tanto como de la presencia de agua líquida en el planeta. Usando un modelo de evolución térmica para las súper-Tierras, han calculado las fuentes del CO2 atmosférico (liberado a través de crestas y volcanes) y sus sumideros (la consumición de CO2 gaseoso por procesos climáticos). El aspecto principal de su modelo es el persistente equilibrio (que existe en la Tierra) entre los sumideros de CO2 en el sistema océano-atmósfera y su liberación a través de las palcas tectónicas. En este modelo, la capacidad de sostener una biosfera depende fuertemente de la edad del planeta, dado que un planeta demasiado viejo podría no seguir activo, es decir, no liberaría suficiente CO2 gaseoso. En este caso, el planeta no sería habitable. Para calcular los límites de la zona habitable como se muestra en la Figura 1, von Bloh supuso un nivel de CO2 de 10 bares.

La Figura 1 ilustra los límites de la zona habitable calculada usando ambos modelos y, por comparación, los límites de la zona habitable del Sol. Ambos equipos encontraron que, aunque Gliese 581 c está demasiado cerca de la estrella para ser habitable, el planeta Gliese 581 d podría ser habitable. No obstante, las condiciones ambientales del planeta d podrían ser demasiado severas para permitir la aparición de la vida compleja. El planeta d está fijado por marea, como nuestra Luna en el sistema Luna-Tierra, lo que significa que una lado del planeta es permanentemente oscuro. De esta forma, pueden provocarse fuertes vientos por diferencias de temperatura entre las zonas de noche y día del planeta. Dado que el planeta está situado en el borde exterior de la zona habitable, las formas de vida habrían crecido con menor irradiación estelar y un clima muy peculiar.

La Figura 1 también ilustra que la distancia de los planetas c y d a la estrella central tienen fuertes variaciones debido a la excentricidad de sus órbitas. Además, estando tan cerca de la estrella, sus periodos orbitales son cortos: 12,9 días para el planeta c y 83,6 días para el planeta d. La Figura 1 muestra que el planeta d podría temporalmente abandonar y re-entrar en la zona habitable durante su viaje. Sin embargo, incluso bajo estas extrañas condiciones, aún podría ser habitable si su atmósfera es lo bastante densa. En cualquier caso, las condiciones habitables del planeta d deberían ser distintas de lo que nos encontramos en la Tierra.

Por último, pero no por ello menos importante, la posible habitabilidad de uno de estos planetas es particularmente interesante debido a que la estrella central es una enana roja del tipo M. Aproximadamente el 75% de todas las estrellas de nuestra Galaxia son estrellas M. Son estrellas viejas (potencialmente decenas de miles de millones de años), estables, y queman hidrógeno. Las estrellas M han sido consideradas durante mucho tiempo como pobres candidatos para alojar planetas habitables: primero porque los planetas situados en la zona habitable de una estrella M están fijados por marea, con un lado oscuro permanente, donde la atmósfera está probablemente condensada de forma irreversible. Segundo, las estrellas M tienen un intenso campo magnético asociado con violentas llamaradas y altos flujos de rayos X y extremos de UV, durante sus primeras etapas que podrían erosionar las atmósferas planetarias. Estudios teóricos han demostrado recientemente que el entorno de las estrellas M tal vez no podría evitar que estos planetas albergasen vida. Las estrellas M se convierten entonces muy interesantes para los astrónomos dado que los planetas habitables que orbiten estas estrellas son más fáciles de detectar usando técnicas de tránsito y velocidad radial que los planetas habitables alrededor de estrellas similares al Sol.

Ambos estudian confirman definitivamente que Gliese 581c y Gliese 581d serán objetivos prioritarios en la misión espacial de la ESA/NASA Darwin/Buscador de Planetas Terrestres (TPF), dedicada a la búsqueda de la ida en planetas similares a la Tierra. Estos observatorios espaciales harán posible determinar las propiedades de las atmósferas.

Un tercer artículo sobre el sistema planetario de Gliese 581ha sido recientemente aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics. En este artículo, H. Beust y su equipo estudian la estabilidad dinámica del sistema planetario de Gliese 581. Tales estudios son muy interesantes en el marco de la potencial habitabilidad de estos planetas dado que la evolución a largo plazo de las órbitas planetarias puede regular el clima de esos planetas. Las perturbaciones mutuas gravitatorias entre distintos planetas están presentes en cualquier sistema planetario con más de un planeta. En nuestro Sistema Solar, bajo la influencia de otros planetas, la órbita de la Tierra evoluciona periódicamente de puramente circular a ligeramente excéntrica.

Esto es realmente suficiente para disparar la alternancia de eras cálidas y glaciales. Cambios más drásticos en la órbita bien podrían haber evitado el desarrollo de la vida. Beust y sus colegas calcularon las órbitas del sistema de Gliese 581 a lo largo de 100 millones de años y hallaron que el sistema parece dinámicamente estable, mostrando cambios orbitales periódicos que son comparables a los de la Tierra. El clima de esos planetas se espera que sea estable, por lo que al menos no evita el desarrollo de la vida, aunque tampoco demuestra que haya tenido lugar.