La galaxia está inundada de planetas potencialmente habitables, y los telescopios de próxima generación se están preparando para escanear las atmósferas de estos mundos alienígenas, en busca de indicios de condiciones favorables para la vida. Pero en un giro, un equipo de científicos usó simulaciones por computadora para descubrir qué podría matar algunos de estos planetas prometedores, y los resultados muestran que no todo soplo de vida será un éxito seguro.
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Los científicos en Alemania comenzaron con un modelo de un mundo similar a la Tierra completamente cubierto por océanos. Luego, el equipo utilizó modelos climáticos globales para ver qué sucede cuando aumenta la cantidad de dióxido de carbono en el aire.
Las simulaciones mostraron que en cierto punto, el clima del planeta se vuelve inestable y cambia a un estado llamado invernadero húmedo, con temperaturas superiores a 134 grados Fahrenheit.
Al igual que un humano deshidratado en un baño de vapor, una de las consecuencias de este estado sofocante es la pérdida de agua. Para comenzar, el calor desencadena cambios en las capas atmosféricas que permiten que el vapor de agua se mezcle más arriba. Eso significa que más luz ultravioleta del sol puede golpear las moléculas de agua, descomponiéndolas en hidrógeno y oxígeno. Los átomos de oxígeno se recombinan, mientras que el hidrógeno escapa al espacio.
"En ese momento, estará en un estado en el que comenzará a perder agua a un ritmo rápido", dice el líder del estudio Max Popp, del Instituto Max Meteorología de Planck.
Después de varios millones de años, toda el agua del planeta se evaporaría, informa el equipo esta semana en Nature Communications . Si el mundo del agua comenzara con una atmósfera como la Tierra, principalmente nitrógeno con una porción más pequeña de oxígeno y gases traza, el resultado final sería un mundo seco con una atmósfera mayoritariamente de nitrógeno.
El estudio sugiere que encontrar agua, o incluso oxígeno, en la atmósfera de un planeta lejano no significa necesariamente que sea hospitalario para la vida. Por ejemplo, un planeta en un estado de invernadero húmedo podría generar una gran cantidad de oxígeno a medida que el vapor de agua se separa, no por los seres vivos que producen el gas, dice James Kasting, profesor de ciencias planetarias en la Universidad Penn State que revisó el documento. para publicación.
El modelo también mostró que el CO2 es un gas de efecto invernadero realmente eficiente, más de lo que muchos científicos habían asumido, dice Popp. Una vez que un planeta entra en un estado de invernadero húmedo, es difícil regresar. Incluso reducir la concentración de CO2 a la mitad no enfría mucho el planeta una vez que las condiciones de vapor se han apoderado.
La razón son las nubes. Los científicos habían pensado que el vapor de agua retendría el calor de manera más eficiente que el CO2, pero las nubes alteran esta situación y permiten que el CO2 sea el mejor atrapador de calor.
Si bien todo esto suena terrible en una era de niveles crecientes de CO2 en la Tierra, Popp enfatiza que estas simulaciones no se aplican a nuestro planeta. La temperatura media global inicial utilizada para este estudio fue 10.8 grados Fahrenheit más cálida que la Tierra hoy. Para llegar a esa temperatura, tendría que aumentar la concentración de dióxido de carbono aproximadamente cuatro veces más de lo que es ahora, tal vez más.
Las simulaciones tampoco se hicieron con un planeta verdaderamente realista. El modelo idealizado supone que este planeta está en una órbita perfectamente circular, que se encuentra a la misma distancia que la Tierra está del sol y que gira aproximadamente a la misma velocidad, pero no está inclinado sobre su eje. Los investigadores asumieron que no había corrientes oceánicas, ni continentes ni capas de hielo, y su océano global tiene solo 164 pies de profundidad.
Esto se debe en parte a la potencia de cómputo requerida, pero también para que el equipo pueda ver más claramente la dinámica y las retroalimentaciones involucradas. Incluyeron los efectos de las nubes y la presión del vapor de agua en el aire, y trataron el agua como un componente principal de la atmósfera, algo que estudios previos omitieron, dice Kasting.
El trabajo ofrece una idea del planeta hermano de la Tierra, Venus, que comenzó con aproximadamente las mismas materias primas pero perdió su agua desde el principio. Sin embargo, una diferencia clave es que Venus temprano probablemente era incluso más caliente que su mundo virtual de inicio. "Venus tenía un 35 o 40 por ciento más de radiación solar que la Tierra ahora", dice Popp. El planeta podría haber sido un invernadero húmedo, pero no por mucho tiempo, dice, y puede que nunca haya tenido océanos.
Kasting está de acuerdo, y agrega que durante la última década más o menos el consenso se ha establecido en torno a la teoría de que Venus todavía estaba cubierto en una superficie en gran parte fundida cuando el planeta comenzó a perder su agua.
Una cosa que este estudio hace, dice Kasting, es ayudar a definir el borde interior de la zona habitable, la región alrededor de una estrella donde un planeta debería ser capaz de albergar agua líquida en su superficie. Simulaciones como esta ayudan a definir qué tan importante puede ser la composición atmosférica y mostrar cuáles son las posibilidades.
"¿Vas directamente al invernadero desbocado o terminas en un invernadero húmedo?" él dice. Las imágenes directas de exoplanetas, algo que todavía está en el futuro para mundos del tamaño de la Tierra, algún día podrían ayudar a responder esta pregunta con datos concretos sobre las cualidades humeantes de un planeta real.
