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Una zona ricitos de oro para el tamaño de los planetas

Una zona ricitos de oro para el tamaño de los planetas


Vida Universo

En El Principito, la novela clásica de Antoine de Saint-Exupéry, el príncipe del título vive en un asteroide del tamaño de una casa tan pequeño que puede ver la puesta de Sol a cualquier hora del día sólo moviendo su silla unos pasos.

Por supuesto, en la vida real los objetos tan pequeños no pueden albergar vida porque no tienen suficiente gravedad para mantener la atmósfera. ¿Pero cómo de pequeño es demasiado pequeño para la habitabilidad?

La ilustración muestra el límite inferior de habitabilidad en términos de masa del planeta. Si un objeto es menor que el 2.7 por ciento de la masa de la Tierra su atmósfera se escapará antes de que tenga la posibilidad de desarrollar agua líquida en su superficie. Crédito: Harvard University

En un artículo reciente, investigadores de la Universidad de Harvard describen un nuevo límite inferior para que los planetas mantengan agua líquida en su superficie durante largos periodos de tiempo, extendiendo la llamada "zona habitable" a pequeños planetas con baja gravedad. Esta investigación expande el área de búsqueda de vida en el universo y aporta luz en la importancia del proceso de evolución de la atmósfera en pequeños planetas.

La investigación fue publicada en Astrophysical Journal.

Cuando la gente piensa en el borde exterior y el interior de la zona habitable, tienden a pensar solo espacialmente, sobre como está de cerca de su estrella", dijo Constantin Arnscheidt, autor principal del artículo. "Pero de hecho, hay muchas otras variables en la habitabilidad, incluida la masa. Fijar un límite inferior de habitabilidad en términos de tamaño del planet nos da una importante restricción en nuestra búsqueda de exoplanetas y exolunas habitables.

Generalmente los planetas se consideran habitables si pueden mantener agua líquida en la superficie el suficiente tiempo como para permitir que evolucione la vida, conservadoramente sobre unos mil millones de años. Los astrónomos cazan esos planetas habitables dentro de distancias específicas de ciertos tipos de estrellas - estrellas que son más pequeñas, frías y con menos masa que nuestro Sol tienen una zona habitable más cercana y mayor que las estrellas más calientes.

El border interior de la zona habitable está definido por cuanto puede acercarse un planeta a su estrella antes de que el efecto invernadero lleve a la evaporación de todo el agua superficial. Pero como Arnscheidt y sus colegas han demostrado, esta definición no sirve para planetas pequeños, con baja gravedad.

El efecto invernadero ocurre cuando la atmósfera absorbe más calor que el que puede irradiar de vuelta al espacio, evitando que el planeta se enfríe y finalmente conduciendo a un calor imparable hasta que su océano se vaporiza en la atmósfera.

De todos modo, algo importante ocurre cuando los planetas reducen su tamaño. Conforme se calientan, sus atmósfera se expanden hacia afuera, volviéndose cada vez mayores relativamente al tamaño del planeta. Estas grandes atmósferas incrementan la absorción y la radiación del calor, permitiendo que el planeta mantenga mejor una temperatura estable. Los investigadores encontraron que la expansión atmosférica evita que los planetas con una gravedad baja experimenten un efecto invernadero, permitiendoles mantener agua líquida en la superficie mientras orbitan más cerca de sus estrellas.

Cuando los planetas son muy pequeños, sin embargo, pierden sus atmósferas por completo y el agua líquida de sus superficies o se congela o se vaporiza. Los investigadores demostraron que hay un tamaño crítico por debajo del cual un planeta nunca puede ser habitable, lo que significa que la zona habitable no sólo está ligada al espacio, si no también al tamaño del planeta.

Los investigadores encontraron que el tamaño crítico es un 2.7 por ciento de la masa de la Tierra. Si un objeto es menor que el 2.7 por ciento de la masa de la Tierra, entonces su atmósfera se escapará antes de que pueda desarrollar una superficie líquida, similar a lo que ocurre con los cometas del sistema solar actual. Para ponerlo en contexto la Luna tiene un 1.2 por ciento de la masa de la Tierra, y Mercurio un 5.53 por ciento.

Los investigadores también fueron capaces de calcular las zonas habitables de estos pequeños planetas alrededor de ciertas estrellas. Dos escenarios se calcularon para dos tipos diferentes de estrellas : Una estrella tipo G como nuestro Sol, y una estrella tipo M usando de modelo una enana roja de la constelación Leo.

Los investigadores resolvieron también otro misterio antiguo de nuestro sistema solar. Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo si las lunas heladas de Júpiter Ganímedes y Calisto serían habitables si aumentara la radiación del Sol. Basados en esta investigación estas lunas son demasiado pequeñas para mantener agua líquida en la superficie incluso aunque estuvieran más cerca del Sol.

Los mundos acuáticos de baja gravedad son una fascinante posibilidad en la búsqueda de vida, y este artículo como sería de diferente su comportamiento comparado con planetas como la Tierra" dijo Robin Wordsworth, profesor asociado de Ingeniería y Ciencia Ambiental del SEAS y autor senior del estudio. "Una vez sean posibles las observaciones para esta clase de objetos, va a ser excitante comprobar estas predicciones directamente".

Este artículo fue coescrito por Feng Ding, un alumno postdoctoral en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard

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