Extender la búsqueda de planetas habitables hasta la línea de hollín

La búsqueda de planetas habitables debe extenderse a la zona entre la estrella y lo que se llama línea de hollín en los discos de formación de planetas, sugiere una nueva investigación.

Los mundos que se forman en esta región, un disco de polvo que gira alrededor de una estrella central a partir de la cual se pueden construir planetas, podrían tener superficies ricas en compuestos de carbono volátiles muy diferentes a las de la Tierra. Estos planetas también serían ricos en carbono orgánico, pero pobres en agua, según Ted Bergin, astrónomo de la Universidad de Michigan, quien dirigió el estudio al frente de un equipo de geoquímicos, científicos planetarios, astroquímicos y expertos en exoplanetas.

Cuando buscamos planetas similares a la Tierra, estamos particularmente interesados no solo en cuerpos que se parecen al nuestro, sino también en aquellos que están formados por procesos similares al nuestro. Los modelos actuales de exoplanetas rocosos se construyen utilizando condiciones atmosféricas similares a las de la Tierra y una composición a granel, incluidas las moléculas esenciales para la vida que se forman a partir de bloques de construcción a base de carbono y agua.

Estos modelos también se enfocan en zonas dentro de los discos de formación de planetas llamadas líneas de hielo, regiones lo suficientemente distantes de la estrella central del disco que marcan dónde el agua u otras moléculas clave hacen la transición de gas a fase sólida.

Los mundos terrestres, como nuestro planeta, se formaron a partir de sólidos. Durante mucho tiempo se ha pensado que la Tierra, que contiene solo aproximadamente un 0,1% de agua en masa, debe haberse formado dentro de la línea de hielo de agua.

Pero ese tipo de modelo puede ser demasiado limitado, dijo Bergin. Para expandir la búsqueda de planetas habitables, Bergin y su equipo de investigación sugieren un nuevo modelo que considera la línea de hollín, un límite más cercano a la estrella del sistema solar. Entre este límite y la estrella, los compuestos orgánicos en los sólidos se subliman del sólido en gas. Teniendo en cuenta que esta región también abarcaría planetas rocosos que pueden tener más carbono que la Tierra, plantea preguntas sobre lo que eso significa para la habitabilidad en este tipo de planetas.

Los hallazgos del equipo de investigación interdisciplinario se publican en The Astrophysical Journal Letters.

"Agrega una nueva dimensión en nuestra búsqueda de habitabilidad. Puede ser una dimensión negativa o puede ser una dimensión positiva", dijo Bergin. "Es emocionante porque conduce a todo tipo de posibilidades infinitas".

Así como la Tierra es pobre en agua, también es pobre en carbono, dijo Bergin. Cuando se formó, probablemente recibió solo 1 átomo de carbono por cada 100 disponible en los materiales de formación de planetas. Los astrónomos creen que la línea de hollín explica por qué la Tierra tiene tan poco carbono. Si los bloques de construcción de la Tierra se formaron dentro de la línea de hollín, la temperatura y la radiación solar destruyeron los materiales que formarían el joven planeta, convirtiendo los compuestos ricos en carbono en gas y limitando el carbono en los sólidos que se suministran a la Tierra en formación.

El modelo del equipo teoriza sobre la formación de otros planetas nacidos entre la línea de hollín y las líneas de hielo de agua.

Tal mundo no parece existir en nuestro sistema solar, pero nuestro sistema solar no es representativo de la mayoría de los sistemas planetarios conocidos alrededor de otras estrellas, dijo Bergin. Estos otros sistemas planetarios se ven completamente diferentes. Sus planetas están más cerca del sol y son mucho más grandes, con un tamaño que va desde lo que se llama súper-Tierras hasta mini-Neptunos, dijo.

"Estos son grandes rocas o pequeños gigantes gaseosos, ese es el tipo más común de sistema planetario. Entonces, tal vez, dentro de todos esos otros sistemas solares en la galaxia de la Vía Láctea, existe una población de cuerpos que no hemos reconocido antes. tienen mucho más carbono en sus interiores. ¿Cuáles son las consecuencias de eso? dijo Bergín. "Lo que esto significa para la habitabilidad debe explorarse".

En su estudio, el equipo modela lo que sucede cuando se forma un mundo rico en silicatos con 0,1% y 1% de carbono en masa y un contenido de agua variable en la región de la línea de hollín. Descubrieron que tal planeta desarrollaría una atmósfera rica en metano a través de un proceso llamado desgasificación. En esta circunstancia, los compuestos orgánicos en un planeta rico en silicatos producen una atmósfera rica en metano.

La presencia de metano proporciona un entorno fértil para la generación de neblinas a través de interacciones con fotones estelares. Esto es análogo a la generación de neblinas de metano en Titán en nuestro propio sistema solar.

"Los planetas que nacen dentro de esta región, que existe en cada sistema de disco de formación de planetas, liberarán más carbono volátil de sus mantos", dijo Bergin. "Esto podría conducir fácilmente a la producción natural de neblinas. Tales neblinas se han observado en las atmósferas de los exoplanetas y tienen el potencial de cambiar el cálculo de lo que consideramos mundos habitables".

La neblina alrededor de un planeta podría ser una señal de que el planeta tiene carbono volátil en su manto. Y más carbono, la columna vertebral de la vida, en el manto de un planeta significa que el planeta tiene la posibilidad de ser considerado habitable, o al menos merece una segunda mirada, dijo Bergin.

"Si esto es cierto, entonces podría haber una clase común de planetas neblinosos con abundante carbono volátil, y lo que eso significa para la habitabilidad debe ser explorado", dijo.