Hace dos décadas, los astrónomos encontraron el primer planeta en órbita alrededor de una estrella como nuestro sol, un mundo gigante que se encuentra a unos 50 años luz de distancia. Ese descubrimiento abrió una compuerta, y hoy los científicos han identificado más de 1800 planetas extrasolares, o exoplanetas, en una variedad de formas, tamaños y composiciones. Las grandes preguntas ahora son cuán comunes podrían ser los planetas como el nuestro en nuestra galaxia, y cuántos mundos como la Tierra tienen las cosas adecuadas para albergar la vida.
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Encontrar los mejores lugares para mirar a menudo implica buscar exoplanetas que parecen tener la misma composición rocosa que la Tierra y que orbitan lo suficientemente lejos de sus estrellas para tener agua líquida en sus superficies. Ahora, dos equipos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA) han refinado la búsqueda calculando los tamaños y las masas de los mundos que tienen más probabilidades de ser amigables con la vida.
Para reforzar ese trabajo teórico, los astrónomos también anunciaron esta semana que 12 mundos descubiertos por el telescopio espacial Kepler de la NASA probablemente sean pequeños planetas similares a la Tierra que orbitan en la zona habitable, la región alrededor de una estrella que es perfecta para el agua, y tal vez la vida. El trabajo duplica la cantidad de mundos conocidos del tamaño de la Tierra que pueden ser habitables.
"Todavía no tenemos un gemelo exacto de la Tierra, pero estamos comenzando a completar la población de planetas que se encuentran en el vecindario", dice el científico de Kepler Douglas Caldwell en el Instituto SETI. Caldwell presentó el análisis del equipo de los 12 planetas hoy en la 225ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.
Técnicamente, solo 11 de las docenas de mundos se han verificado con el mismo nivel de confianza que otros planetas Kepler confirmados. El duodécimo mundo todavía se considera un planeta candidato, aunque Caldwell dice que la confianza del equipo de que es real sigue siendo muy alta. De los 11 planetas confirmados, los dos más pequeños son especialmente interesantes en la búsqueda del gemelo de la Tierra. Kepler-438b es solo 1.12 veces el tamaño de la Tierra, mientras que Kepler-442b es 1.33 veces el tamaño de la Tierra.
Eso significa que es muy probable que ambos planetas sean mundos rocosos con la misma composición química que la Tierra, según un estudio separado dirigido por el Apósito Courtney de la CfA. En nuestro sistema solar, los planetas son pequeños y rocosos, como la Tierra y Marte, o grandes y gaseosos, como Júpiter y Neptuno. Para sorpresa de los astrónomos, muchos de los exoplanetas encontrados hasta ahora son objetos extraños que caen entre los tamaños de la Tierra y Neptuno. Todavía no podemos ver estos exoplanetas directamente: los astrónomos los encontraron al observar la leve caída en la luz de las estrellas a medida que los planetas en órbita pasan frente a sus estrellas anfitrionas o transitan por ellas. Sin una visión más detallada, los científicos no han estado seguros de qué "súper Tierras" son realmente rocosas y cuáles se parecen más a las mini-Neptunas heladas.
"Parte del problema de descubrir si las súper-Tierras son rocosas o gaseosas es que no tenemos ningún ejemplo en el propio sistema solar", dice Caldwell. Para encontrar una respuesta, los astrónomos deben obtener tanto el tamaño como la masa de un planeta y calcular su densidad, lo que da una idea de su composición. Así que Dressing y su equipo recurrieron a un telescopio en las Islas Canarias equipado con un instrumento para medir masas de planetas con alta precisión. Lo usaron para estudiar varios planetas conocidos y trazar la relación entre tamaño y masa.
Descubrieron que los mundos más pequeños de menos de 1.6 veces el tamaño de la Tierra tienden a tener las masas adecuadas para que el planeta sea rocoso. Además, la mayoría de los pequeños exoplanetas que examinaron tenían la densidad adecuada para tener aproximadamente los mismos ingredientes que la Tierra: una mezcla de silicio, hierro, oxígeno, magnesio con pequeñas cantidades de otros metales. Los mundos más grandes suelen ser mucho menos densos, lo que significa que deben ser principalmente hidrógeno u otros gases.
"Nuestro sistema solar no es tan único como podríamos haber pensado", dice Dressing en un comunicado. "Parece que los exoplanetas rocosos usan los mismos ingredientes básicos".
Otro factor principal es que la vida tal como la conocemos parece depender de grandes cuerpos de agua líquida. En la Tierra, el agua cubre aproximadamente el 70 por ciento de la superficie del planeta. Pero el trabajo reciente muestra que también se mueve a través del interior del planeta, ya que es conducido bajo tierra por la tectónica de placas, atrapado en minerales y arrojado de vuelta por los volcanes. Los investigadores ahora piensan que este proceso de reciclaje acuoso es crucial para mantener los océanos estables en las superficies planetarias.
Laura Schaefer y Dimitar Sasselov en el CfA usaron modelos de computadora para ver qué tan bien los exoplanetas de hasta 1.5 veces el tamaño de la Tierra pueden establecer y mantener la tectónica de placas. Variaron las masas de sus mundos posibles, llegando hasta cinco veces más masivas que la Tierra. Los resultados sugieren que las súper-Tierras entre dos y cuatro veces la masa de la Tierra serían mejores para construir océanos estables. Los mares en estos mundos durarían al menos 10 mil millones de años, dicen.
Pero su modelo también mostró que mundos más masivos tienen costras más gruesas, lo que retrasa el inicio de la actividad volcánica y, por lo tanto, la formación de los océanos en la superficie. Calculan que se necesitan alrededor de mil millones de años después de que se forme un planeta tan masivo para que se desarrolle un océano. Suponiendo que la evolución sigue un ritmo similar al que tiene en la Tierra, nuestra mejor apuesta para encontrar un planeta con vida puede ser una súper Tierra que tenga al menos 5.500 millones de años, dice el equipo.
Los nuevos planetas del tamaño de la Tierra encontrados por Kepler orbitan estrellas que son relativamente jóvenes. Y por ahora los científicos no están seguros de las masas de estos planetas. Pero el simple hecho de tener más planetas en el catálogo que sean al menos primos de la Tierra ayuda a los astrónomos a responder la pregunta de cuán comunes son los mundos potencialmente habitables en nuestra galaxia.
"Todos quieren ser los primeros en encontrar y anunciar al gemelo de la Tierra, pero científicamente eso no será lo más importante que saldrá de Kepler", dice Caldwell. "Con las súper-Tierras, estamos viendo una clase de planeta que no conocíamos antes, así que ver cómo se formaron y cuán diferentes son de la Tierra puede mejorar nuestros modelos de cómo se forman todos los planetas. Cómo se originó el agua Tierra, y ¿cuándo llegó al proceso de formación aquí? Al encontrar planetas similares en sistemas de otras edades, esperamos tener una mejor idea sobre esa cuestión ".
Nota del editor: esta historia se ha actualizado para corregir la fecha del primer exoplaneta encontrado alrededor de una estrella similar al sol; ese descubrimiento se hizo hace dos décadas, en 1995.
