¿Qué hace exactamente que un exoplaneta sea habitable?

Uno de los temas más interesantes de la astronomía actual es la búsqueda de exoplanetas, o planetas más allá de nuestro sistema solar. Hemos encontrado más de 5000 exoplanetas hasta la fecha, y cada año se descubren más. Y el santo grial de la investigación de exoplanetas es encontrar planetas habitables donde podamos buscar vida más allá de nuestro propio planeta.

Si te interesa la astronomía, probablemente hayas visto titulares de noticias sobre la exoplanetas habitables que han sido descubiertos por misiones como el Telescopio Espacial Kepler de la NASA o el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS). Estos planetas son típicamente similares a la Tierra y podrían tener agua líquida en su superficie, y se cree que podrían albergar vida. Pero, ¿cómo podemos saber si un planeta es habitable a millones de kilómetros de distancia? ¿Y qué queremos decir exactamente con habitable de todos modos?

Hablamos con el experto en habitabilidad Abel Méndez del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria en el Universidad de Puerto Rico en Arecibo, quien nos dijo que la habitabilidad es mucho más complicada que tú podría pensar.

La habitabilidad no es binaria

La forma en que la mayoría de la gente habla de habitabilidad es como si fuera un estado binario. O un planeta es habitable, o no lo es. Pero cuando piensas en el tema en profundidad, está claro que esta definición no funcionará. ¿Queremos decir habitable como incapaz de sustentar la vida humana? ¿O vida microbiana? ¿Queremos decir que es un ambiente cómodo para que la vida tenga éxito o uno donde la supervivencia es difícil pero teóricamente posible? ¿Queremos decir que la vida podría haber evolucionado en ese ambiente, o que si la vida llegara allí podría sobrevivir?

No hay una respuesta clara a estas preguntas, por lo que es un error pensar en la habitabilidad como una pregunta de sí o no. En cambio, deberíamos pensar en la habitabilidad como una medida de aptitud para cierto tipo de vida.

Esta confusión no solo existe entre los miembros del público. Méndez dijo que también hay una falta de consenso entre los científicos sobre lo que significa habitabilidad. Es "una palabra cargada", dijo, "porque en nuestras conversaciones habituales, habitabilidad significa habitabilidad para humanos.” Pero cuando miramos otros planetas, no solo pensamos en humanos, sino también en otros tipos. de vida.

Todo el tiempo que los astrobiólogos se habían estado preguntando acerca de la habitabilidad de los exoplanetas, se volvió por ahí había otro grupo de personas que llevan décadas pensando en la habitabilidad: Ecologistas. Los ecologistas hablan de la "idoneidad del hábitat" de los entornos aquí en la Tierra, como en la idoneidad de un entorno particular para que prospere un tipo particular de vida. Eso es justo a lo que la comunidad de astrobiología estaba tratando de llegar con su investigación de exoplanetas.

Al principio de su investigación sobre el tema, Méndez se topó con este trabajo de ecología, dijo: “Me di cuenta de que lo que la gente en el El campo de la astrobiología estaba tratando de hacer, para definir y cuantificar la habitabilidad, ya fue hecho hace décadas por los ecologistas”.

¿Qué pasa con la zona habitable?

El problema, entonces, no es determinar si un exoplaneta es habitable o no, sino determinar qué características lo harían adecuado para tipos de vida.

Un lugar relativamente fácil para comenzar es con el requisito de que haya agua líquida disponible. El agua líquida es esencial. para casi todas las formas de vida tal como la conocemos debido a sus propiedades solventes. Muchas cosas se disuelven en agua, lo que significa que es buena para mezclar cosas, lo que permite reacciones químicas. También juega un papel importante en la forma en que funcionan las enzimas. Entonces, cuando los científicos han imaginado los requisitos para un exoplaneta habitable, tener agua líquida disponible está en la parte superior de la lista.

Esto es lo que nos da la idea de la “zona habitable”. Esta es una región alrededor de una estrella donde se estima que un planeta estaría a la temperatura adecuada para tener agua líquida en su superficie. Si tuviéramos que encontrar un Planeta similar a la Tierra dentro de la zona habitable de una estrella Según el razonamiento, habríamos encontrado un buen punto de partida para buscar vida.

Sin embargo, estar en la zona habitable no es el principio y el fin de la habitabilidad. Es solo un requisito básico. Y, dice Méndez, el término ha causado “mucha confusión”, porque a menudo los astrónomos dicen que un planeta es habitable cuando quieren decir que está en la zona habitable. Prefiere el término "potencialmente habitable" para dejar en claro que esto está lejos de ser una cuestión resuelta.

Factores de habitabilidad

Ok, entonces el agua líquida es imprescindible. ¿Qué más se requiere para que un planeta albergue vida? Tenemos una comprensión sólida de eso basada en formas de vida de aquí en la Tierra. Cuando se trata de evaluar la habitabilidad de los exoplanetas, los astrobiólogos quieren conocer factores como el tamaño de un planeta. masa y radio, así como su temperatura superficial, presión y la fracción del planeta que está cubierta por agua.

Es un desafío determinar estos factores para cualquier exoplaneta dado. Para la mayoría de los exoplanetas descubiertos ahora podemos conocer factores como su período orbital, su radio o masa y su flujo estelar, que es la cantidad de radiación que reciben de su estrella anfitriona. Pero para conocer la temperatura o la presión de su superficie, por ejemplo, necesitaríamos conocer sus atmósferas.

Para ver por qué, mire nuestro propio sistema solar. Venus tiene la temperatura superficial más alta del sistema solar, aunque está más lejos del sol que Mercurio. Eso es porque Venus tiene una atmósfera extremadamente espesa que atrapa el calor y eleva la temperatura de la superficie. Un astrobiólogo extraterrestre que observa nuestro sistema solar podría no saber qué tan caliente estaba Venus porque no es obvio desde la distancia.

El trabajo futuro realizado por telescopios como el telescopio espacial James Webb nos permitirá aprender más sobre atmósferas de exoplanetas, pero por ahora, los científicos tienen que estimar las temperaturas de la superficie.

La cantidad de superficie cubierta de agua también es importante. Llamada fracción oceánica, esto es importante porque la naturaleza dinámica de los océanos los hace excelentes para transportar nutrientes alrededor de un planeta para hacer que el lugar sea más hospitalario para la vida.

Actualmente no tenemos instrumentos capaces de medir la fracción oceánica de los exoplanetas. Sin embargo, hay ideas para futuros telescopios que podría observar cómo cambia la cantidad de luz reflejada por un exoplaneta a medida que gira, lo que puede indicar la cantidad de océano que cubre su superficie.

A pesar de todas las complejidades para determinar estos factores, Méndez cree que la ciencia de los exoplanetas se está desarrollando tan rápido que podremos medirlos en los próximos veinte años. “Diez años para mediciones de la atmósfera con diferentes instrumentos, luego diez años para nuevos telescopios que podrán ver planetas individualmente y medir la fracción oceánica”, predijo.

Un catálogo de exoplanetas potencialmente habitables

Poder estudiar exoplanetas con tanto detalle en las próximas décadas es emocionante, pero los científicos también quieren estudiar exoplanetas potencialmente habitables ahora. Por eso, el grupo de Méndez mantiene la Catálogo de exoplanetas habitables, que es una lista de todos los exoplanetas potencialmente habitables descubiertos hasta la fecha.

Para ser incluido en el catálogo, un planeta debe tener aproximadamente el tamaño de la Tierra y orbitar dentro de la zona habitable de su estrella. Pero para tener en cuenta los muchos factores que aún no podemos conocer sobre estos exoplanetas, existen dos criterios diferentes para las medias del tamaño de la Tierra. El catálogo tiene una lista conservadora, que enumera planetas de hasta 1,6 veces el radio de la Tierra o tres veces su masa, y una lista optimista, que tiene planetas de hasta 2,5 el radio de la Tierra o 10 veces su masa. masa.

Eso es porque cuando buscamos habitabilidad potencial, buscamos planetas rocosos como la Tierra, y no planetas gaseosos. Los exoplanetas con baja densidad, como los gigantes gaseosos, no son buenos para la vida porque son malos para aferrarse a ellos. los nutrientes que deben estar disponibles para la vida, la misma razón por la que no encuentras vida en las nubes en Tierra. Los planetas de hasta aproximadamente dos veces el tamaño de la Tierra serán planetas rocosos, pero los planetas más grandes que eso pueden ser del tipo llamado mini Neptuno o enano gaseoso, que probablemente no albergará vida.

Con más de 5.000 exoplanetas confirmados puede imaginar que el catálogo enumeraría cientos de candidatos para la habitabilidad, pero de hecho, hay relativamente pocos: solo 21 en la lista conservadora y otros 38 en la lista optimista.

La brevedad de la lista podría deberse en parte a que muchos métodos de detección de exoplanetas son mejores para encontrar exoplanetas más grandes. que los más pequeños; en términos generales, es más fácil detectar algo que es más grande, y algunas investigaciones sugieren que hay podría ser miles de millones de planetas similares a la Tierra en nuestra galaxia. Pero por ahora, la cantidad de exoplanetas que podemos señalar que cumplen con los criterios más básicos de habitabilidad potencial sigue siendo baja.

Dónde buscar la vida ahora

Por supuesto, el hecho de que haya pocos exoplanetas potencialmente habitables que conozcamos no significa que debamos dejar de buscar vida en otros lugares. De alguna manera, hace más fácil decidir sobre los objetivos de la investigación cuando tiene sistemas como TRAPENISTA-1, que se cree que alberga hasta cuatro exoplanetas potencialmente habitables y que será un objetivo clave para el próximo trabajo científico del Telescopio espacial James Webb.

Todas estas discusiones sobre la habitabilidad giran en torno a la idea de que si hay vida en otras partes del universo, será al menos comparable a la vida aquí en la Tierra. Cuando hablamos de los requisitos de agua o de ciertos nutrientes, nos basamos en la vida que hemos observado en nuestro planeta. Suponemos que en otros lugares habrá vida tal como la conocemos, pero ciertamente es posible que pueda haber vida de una forma completamente diferente en algún lugar.

Si bien los científicos reconocen esta posibilidad, no tienden a considerar mucho el concepto porque no es útil en la práctica para la investigación. “No vas a reconocer la vida como nosotros no la conocemos”, señaló Méndez, por lo que no es algo que podamos buscar.

Buscando vida en nuestro propio sistema solar

Algunos investigadores argumentan que, en lugar de buscar exoplanetas, podríamos buscar en nuestro propio sistema solar mundos potencialmente habitables, lugares como la luna Encelado de Saturno o la luna Europa de Júpiter. Aunque están demasiado lejos del sol para tener agua líquida en su superficie, se cree que ambos tienen océanos de agua salada líquida debajo de las costras heladas.

Pero Méndez no está convencido de que estos lugares sean lugares muy prometedores para la vida debido a esas costras heladas. Estas costras bloquean el acceso a cualquier atmósfera y evitan que la energía se transfiera desde la superficie, lo que la hace poco adecuada para sustentar la vida. “Eso es peor que los océanos profundos de nuestro planeta. Es mucho peor que cualquier cosa en la Tierra”, dijo. “No creo que nada más allá de la vida microbiana viva allí”.

Incluso encontrar vida microbiana fuera de la Tierra sería enormemente emocionante, de ahí el objetivo de misiones como el rover Perseverance para buscar evidencia de vida antigua en Marte. Pero Marte no es exactamente hospitalario hoy, aunque podría haberlo sido en algún momento del pasado. Los estudios de habitabilidad en el entorno de Marte no son prometedores para nada que haya sobrevivido allí hoy: "Nosotros calculó que la superficie de Marte es mil veces peor que el desierto de Atacama”, para sustentar la vida, Méndez dicho.

Adelante a Marte

A pesar de sus reservas sobre las condiciones áridas de Marte, Méndez es pragmático sobre dónde podríamos encontrar evidencia de vida, si es que existe. “Si tuviera que apostar dónde podríamos encontrar vida, apostaría por Marte”, dijo, “¡aunque me encantan más los exoplanetas!”. Eso es por el tema de la detección. Si desea saber que un planeta no solo es potencialmente habitable, sino que en realidad alberga vida, necesita una prueba, y esa prueba es extremadamente difícil de obtener desde una gran distancia.

Con misiones de retorno de muestras planificadas para Marte en las próximas décadas, ha comenzado la carrera para llevar una parte de Marte a la Tierra para su estudio. Estas muestras son nuestra mejor oportunidad para cierta detección de vida. “La respuesta definitiva vendrá si tienes una muestra aquí en la Tierra, porque estás buscando vida microbiana en cantidades muy bajas”, explicó.

El escenario de investigación soñado sería recolectar una muestra de un entorno en Marte que podría ser habitable según los estándares de la Tierra, como un acuífero. Si encontráramos evidencia de vida en tal entorno, sería genial: habríamos descubierto que nuestro planeta no es el único que alberga vida.

Pero Méndez dice que no encontrar ninguna evidencia de vida en un entorno así sería igual de emocionante. “Si encontramos un lugar habitable según los estándares terrestres y no hay vida allí, será asombroso e intrigante”, dijo. "¿Qué salió mal? ¿Qué pasó? ¿Por qué no hay vida? Dado que la vida existe en una variedad tan amplia de ambientes en la Tierra, y sabemos que la Tierra y Marte han compartido material a través de impactos, sería realmente extraño que la vida se limitara a nuestro planeta.

“Sería una gran revelación encontrar vida, pero el resultado negativo sería aún más profundo”, dijo Méndez. “No hay forma de equivocarse aquí. Es una situación de ganar-ganar. La respuesta está en Marte, está justo ahí. Y cualquier respuesta es profunda”.

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