¿Qué exoplanetas podrían tener océanos? Para identificar mundos similares a la Tierra en el espacio, los astrónomos dicen que podrían comparar los niveles de dióxido de carbono en sus atmósferas con los de los planetas cercanos. Su estudio muestra que un planeta con un nivel notablemente bajo de CO₂ en la envoltura de gas sugiere que podría haber agua líquida o incluso vida en su superficie. El bajo contenido podría deberse a que el gas queda en los océanos o en grandes cantidades de biomasa. Según los investigadores, los resultados de la investigación sobre el CO₂ atmosférico en sistemas planetarios distantes podrían centrarse en los candidatos más prometedores para investigaciones más detalladas.
Una vista desde el espacio deja claro lo que caracteriza a nuestro planeta natal: océanos azules brillantes; la superficie de la Tierra se caracteriza por agua líquida. Teniendo en cuenta los más de 5.000 exoplanetas descubiertos en el espacio, surge la pregunta de si hay más joyas azules entre ellos. Las formas de vida tal como las conocemos también pueden haberse desarrollado en planetas extrasolares ricos en agua. Cuando los astrónomos buscan planetas similares a la Tierra, generalmente se centran en los cuerpos celestes que se encuentran en la llamada zona habitable alrededor de estrellas distantes. Esta es un área donde un planeta en órbita recibe un nivel de radiación en el que teóricamente es posible que se forme agua líquida en su superficie.
Posible, pero ¿existe realmente agua?
Sin embargo, todavía no está claro si el agua beneficiosa para la vida se encuentra realmente allí. Con las posibilidades actuales de la astronomía, no se pueden reconocer las superficies de agua en los exoplanetas. Por tanto, se necesitan fuentes indirectas de información. A los astrónomos dirigidos por Amaury Triaud de la Universidad de Birmingham se les ocurrió su idea observando comparativamente los planetas rocosos de nuestro sistema solar. Venus, la Tierra y Marte tienen algunas similitudes y orbitan alrededor del Sol en una región de radiación moderada. Sin embargo, la Tierra es el único planeta del trío que todavía alberga masas de agua en la actualidad. Otra diferencia notable es el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera. En nuestro caso se trata de pequeñas cantidades, mientras que en Marte y Venus el gas constituye más del 95% de la atmósfera.
«Suponemos que estos tres planetas se formaron de manera similar, por lo que si ahora vemos uno con mucho menos dióxido de carbono, debe haber ido a alguna parte», dice Triaud. Está claro que el intenso ciclo del agua en la Tierra ha eliminado el CO₂ de la atmósfera. A lo largo de la historia de la Tierra, los océanos han absorbido aproximadamente la cantidad presente en la atmósfera actual de Venus. «En la Tierra, gran parte del dióxido de carbono atmosférico se ha almacenado en agua de mar y rocas a lo largo del tiempo geológico, ayudando a regular el clima y la calidad de vida durante miles de millones de años», dice el coautor Frieder Klein del Instituto Oceanográfico Woods Hole.
Una indicación clara
En el marco de su estudio, los investigadores recogieron los principales factores químicos, geológicos y biológicos que influyen y analizaron los procesos que, en el caso de la Tierra, están asociados con la reducción de CO₂. Utilizando simulaciones de modelos, también analizaron en qué medida otras causas podrían ser responsables de la pobreza de dióxido de carbono atmosférico en los planetas. «Observamos la probabilidad de señales falsas positivas y descubrimos que todas las que podíamos imaginar parecían improbables», escriben los científicos. Por tanto, el equipo concluye que la pobreza de CO₂ en un exoplaneta en comparación con sus vecinos es una señal clara de la presencia de océanos líquidos o incluso de vida en su superficie.
Según los investigadores, esto ahora se puede traducir en una estrategia concreta para la búsqueda de planetas similares a la Tierra. Los sistemas más adecuados para este propósito ya serían conocidos por varios candidatos: planetas rocosos de aproximadamente el mismo tamaño y planetas cercanos, análogos a Venus, la Tierra y Marte. Por tanto, el primer paso consiste en la detección básica de atmósferas examinando la luz que las atraviesa cuando pasan por delante de la estrella. Una vez que los astrónomos determinan que varios planetas en un sistema albergan atmósferas, pueden pasar a medir los niveles de dióxido de carbono. «El dióxido de carbono se absorbe muy bien en el rango infrarrojo y puede detectarse en la atmósfera de exoplanetas», explica el coautor Julien de Wit, del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA ya ha demostrado esta capacidad.
Tras la pista de los entornos habitables
Si la pobreza de CO₂ se vuelve evidente, esto constituiría una clara indicación de la presencia de cantidades significativas de agua líquida en la superficie de un exoplaneta. Pero esto por sí solo no indica vida. Para comprobarlo, el equipo propone buscar específicamente los candidatos identificados para comprobar la presencia de otra sustancia en la atmósfera: el JWST también podría detectar el ozono, que está formado por tres átomos de oxígeno. Esta es una evidencia indirecta del oxígeno, que hasta ahora ha sido difícil de detectar espectroscópicamente en su forma diatómica. La idea concreta es que algunos organismos alienígenas podrían liberar oxígeno durante los procesos de fotosíntesis, que se convierte en ozono con fotones de la radiación estelar. «Si vemos ozono, es muy probable que esté relacionado con el consumo de dióxido de carbono por parte de la vida», dice Triaud. «Por lo tanto, también debería ser una biomasa a escala planetaria capaz de procesar una gran cantidad de carbono».
Los científicos ya han puesto la mira en un sistema adecuado para aplicar su método: los siete planetas conocidos que orbitan alrededor de la brillante estrella TRAPPIST-1, que se encuentra a sólo 40 años luz de la Tierra. «Es uno de los sistemas en los que hemos podido realizar estudios atmosféricos terrestres con el JWST», dice de Wit. “Ahora tenemos una hoja de ruta para encontrar planetas habitables. Si todos trabajamos juntos, en los próximos años se podrán hacer descubrimientos revolucionarios”, concluyó el científico.
Fuente: Instituto Tecnológico de Massachusetts, Universidad de Birmingham, artículo especializado: Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-023-02157-9
