Un estudio sostiene que los planetas tienen en su interior más agua de la que se pensaba
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Los nuevos descubrimientos sobre la distribución del agua en los planetas tienen consecuencias sustanciales para la astronomía debido a que al calcular el peso y el tamaño de los exoplanetas se puede haber subestimando el volumen de agua en su interior
ZÚRICH- Para llevar a cabo este nuevo estudio, los investigadores usaron simulaciones hechas por computadora con el propósito de poder calcular “un nuevo modelo de la distribución del agua en los exoplanetas, es decir, los planetas que orbitan alrededor de otra estrella fuera de nuestro sistema solar”, precisa un comunicado de la la de la Escuela Politécnica Federal ETH de Zúrich
Antes de los hallazgos de esta investigación, la estructura de la Tierra, conformada por un núcleo de hierro rodeado de un manto de rocas y océanos en la superficie, siempre había usada como modelo con el fin de estudiar los exoplanetas, sin embargo ya no es útil debido a que los científicos descubrieron que fuera del Sistema Solar los planetas son mucho más complejos.
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Para dar una respuesta a la pregunta, ¿cómo es el interior de esos planetas?, la respuesta la da un estudio que fue liderado por la catedrática Carlonine Dorn, de la Escuela Politécnica Federal ETH de Zúrich, Suiza, a través de cálculos basados en las leyes fundamentales de la física, cuyas conclusiones se detallan en el artículo titulado “The interior as the dominant water reservoir in super-Earths and sub-Neptunes” publicado en la revista Nature Astronomy.
Hasta ahora, la mayoría de los exoplanetas del que se tiene conocimiento de su existencia están muy cerca de su estrella, lo que significa que son “mundos calientes con océanos de magma fundido y que todavía no se han enfriado para que así puedan formar un manto sólido de lecho rocoso compuesto de silicatos como el de la Tierra.
Si bien el agua se diluye en estos océanos de magma emerge la pregunta, ¿cómo se distribuye entre los silicatos y el hierro?
“El agua es un componente importante de los exoplanetas, y su distribución, ya sea en la superficie o en las profundidades, influye fundamentalmente en las propiedades planetarias”, precisan Haiyang Luo, Caroline Dorn y Jie Deng autores del estudio.
Por lo que, “la distribución del agua en la mayoría de los exoplanetas está determinada por coeficientes de partición aún desconocidos en condiciones extremas”, agregan.
“Sabemos que la Tierra tiene un núcleo de hierro rodeado de un manto de roca de silicato y agua (océanos) en su superficie. La ciencia ha utilizado este sencillo modelo de planeta hasta hoy para investigar los exoplanetas, es decir, los planetas que orbitan alrededor de otra estrella fuera de nuestro sistema solar”, explica Barbara Vonarburg autora del artículo publicado en la ETH de Zúrich.
“Solo en los últimos años hemos empezado a darnos cuenta de que los planetas son más complejos de lo que pensábamos”, indica Dorn.
“El núcleo de hierro tarda en desarrollarse. Una gran parte del hierro está inicialmente contenido en la sopa de magma caliente en forma de gotitas. El agua contenida en esta sopa se combina con las gotitas de hierro y se hunde con ellas hasta el núcleo. Las gotitas de hierro se comportan como un ascensor que el agua transporta hacia abajo”, prosigue Dorn.
“Hasta ahora, este comportamiento solo se conocía en condiciones de presión moderada, como las que prevalecen en la Tierra”, apunta Vonarburg,
Sin embargo, no se tenía conocimiento sobre qué es lo ocurre en planetas más grandes “con condiciones de presión interna más altas”.
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En opinión de Dorn, “este es uno de los resultados clave de nuestro estudio”, y prosigue explicando que “cuanto más grande y más masivo es el planeta, más tiende el agua a ir con las gotitas de hierro y a integrarse en el núcleo. En determinadas circunstancias, el hierro puede absorber hasta 70 veces más agua que los silicatos. Sin embargo, debido a la enorme presión en el núcleo, el agua ya no se presenta en forma de moléculas de H2O, sino que está presente en hidrógeno y oxígeno. También hay grandes cantidades de agua en el interior de la Tierra”.
AGUA EN EL INTERIOR DE LA TIERRA
Vonarburg, precisa que esta nueva investigación fue motivado por estudios referentes al contenido de agua de la Tierra, que revelaron un resultados sorpresivos hace cuatro años, en el que indican que los océanos de la superficie terrestre tan solo contienen una reducida fracción del agua total de nuestro planeta, siendo así que “el contenido de más de 80 océanos de la Tierra podría estar oculto en su interior”.
“Así lo demuestran las simulaciones que calculan el comportamiento del agua en condiciones similares a las que prevalecían cuando la Tierra era joven. Por tanto, los experimentos y las mediciones sismológicas son compatibles”, añade Vonarburg.
Estos nuevos descubrimientos entorno a la distribución del agua en los planetas tienen consecuencias “dramáticas para la interpretación de los datos de observación astronómica”.
Haciendo uso de telescopios en el espacio y en la Tierra, los astrónomos tienen la oportunidad, en ciertas condiciones, de poder medir el peso y el tamaño de un exoplaneta.
A través de estos cálculos, realizan “diagramas de masa-radio que permiten extraer conclusiones sobre la composición del planeta”
“Si, como hasta ahora, se ignora la solubilidad y la distribución del agua, el volumen de agua puede subestimarse drásticamente hasta diez veces”, afirma Vonarburg
“Los planetas son mucho más ricos en agua de lo que se creía”, asevera Dorn.
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE SABER CÓMO SE DISTRIBUYE EL AGUA EN LOS PLANETAS?
La distribución del agua también es esencial para poder comprender cómo es que se forman y se desarrollan los planetas.
El agua que se ha ido hasta su núcleo y ahí se queda para siempre.
No obstante, el agua desleída en el océano de magma del manto puede “desgasificarse y subir a la superficie durante el enfriamiento del manto”. explica Vonarburg. “Por lo tanto, si encontramos agua en la atmósfera de un planeta, probablemente haya mucha más en su interior”, expresa Dorn.
Esto es lo que busca indagar el telescopio espacial James Webb, que desde hace dos años envía datos desde el espacio a la Tierra. Este telescopio tiene la capacidad de poder explorarlas moléculas en la atmósfera de los exoplanetas.
“Sólo se puede medir directamente la composición de la atmósfera superior de los exoplanetas”, afirma Dorn y prosigue diciendo que “nuestro grupo quiere establecer la conexión entre la atmósfera y las profundidades interiores de los cuerpos celestes”.
En este sentido, los nuevos datos del exoplaneta TOI-270d son principalmente interesantes. Debido a que indica Dorn “allí se han recogido pruebas de la existencia real de este tipo de interacciones entre el océano de magma de su interior y la atmósfera”, quien participó en la publicación referente a TOI-270d.
Además Dorn tiene interés en examinar más de cerca el planeta K2-18b, que fue noticia debido a la probabilidad de que en él haya vida.
¿LOS MUNDOS ACUÁTICOS SON UNA FUENTE DE VIDA?
Si bien el agua es una de las condiciones para que se desarrolle la vida. Desde hace tiempo se ha teorizado sobre posibilidad de poder habitar las supertierras que poseen abundante agua.
Sin embargo, los planetas con una masa muchas veces superior a la de la Tierra y que están conformados por una superficie cubierta por un océano profundo y global no son capaces de albergar vida debido a que “en estos mundos acuáticos una capa de hielo exótico de alta presión impediría el intercambio de sustancias vitales en la interfaz entre el océano y el manto del planeta”, señala Vonarburg.
Los autores de nuevo estudio sostienen que existe la posibilidad de que los planetas que estén conformados con capas de agua profundas sean una poco comunes, debido a la mayor parte del agua de las supertierras no está en la superficie, como se suponía hasta ahora, sino atrapada en el núcleo
En base a lo anterior los científicos suponen que incluso los planetas con un contenido de agua “relativamente alto” podrían contar con el “potencial” de poder “desarrollar condiciones de habitabilidad similares a las de la Tierra”.
Por último, Dorn y sus colegas concluyen que su estudio abre una ventana a la probable “existencia de mundos abundantes en agua que podrían albergar vida”, señala Vonarburg.
Con información de la Agencia EFE, Escuela Politécnica Federal ETH de Zúrich y Nature Astronomy.
