Encuentran agua en un exoplaneta potencialmente habitable

En un primer momento para los astrónomos que estudian mundos más allá de nuestro Sistema Solar, los datos del telescopio espacial Hubble han revelado el vapor de agua en la atmósfera de un planeta del tamaño de la Tierra. Aunque este exoplaneta orbita una estrella que es más pequeña que nuestro Sol, se encuentra dentro de lo que se conoce como la zona habitable de la estrella, el rango de distancias orbitales donde sería lo suficientemente cálido como para que el agua líquida exista en la superficie de un planeta.

El descubrimiento, anunciado esta semana en dos estudios independientes, proviene de años de observaciones del exoplaneta K2-18b, una supertierra que está a unos 111 años luz de nuestro sistema solar. Descubierto en el 2015 por la nave espacial Kepler de la NASA, K2-18b es muy diferente a nuestro mundo natal: tiene más de ocho veces la masa de la Tierra, lo que significa que es un gigante helado como Neptuno o un mundo rocoso con una atmósfera espesa y rica en hidrógeno.

 La órbita de K2-18b también lo lleva siete veces más cerca de su estrella de lo que la Tierra llega al sol. Pero debido a que rodea un tipo de estrella roja tenue conocida como una enana M, esa órbita la coloca en la zona potencialmente amigable para la vida de la estrella. Los modelos crudos predicen que la temperatura efectiva de K2-18b desciende en algún lugar entre -73 y 47 grados Celsius, y si es tan reflexiva como la Tierra, su temperatura de equilibrio sería aproximadamente la misma que la de nuestro planeta.

El hecho de que los investigadores hayan detectado agua en este tipo de planeta refuerza la esperanza de encontrar mundos habitables más allá de nuestro sistema solar.

“Este es el único planeta en este momento que conocemos fuera del sistema solar que tiene la temperatura correcta para soportar el agua, tiene una atmósfera y tiene agua, lo que hace de este planeta el mejor candidato para la habitabilidad que conocemos en este momento", expresó el astrónomo de University College London, Angelos Tsiaras, coautor de uno de los dos estudios, durante una conferencia de prensa.

Ver la luz

En las últimas dos décadas, la astronomía ha experimentado una revolución. Desde la primera detección de exoplanetas en 1992, los científicos han catalogado miles de mundos alienígenas que orbitan estrellas distantes, algunas de las cuales presentan señales de tener atmósferas.

Para un puñado de estos planetas, los astrónomos incluso han detectado signos de vapor de agua atmosférico. Pero anteriormente, los mundos con agua confirmada eran inhabitables para la vida tal como la conocemos. Por ejemplo, en el 2018, la NASA anunció el descubrimiento de vapor de agua en la atmósfera de WASP-39b, un enorme planeta del tamaño de Saturno donde el lado del día alcanza una temperatura abrasadora de 777 grados Celsius.

Los investigadores esperaban detectar el vapor de agua en la atmósfera de un planeta más parecido a la Tierra, especialmente uno en la zona habitable de su estrella, pero estos mundos son relativamente pequeños, lo que hace que las observaciones de sus atmósferas sean extraordinariamente difíciles. Cuanto más grande es el planeta, más fácil es la detección, por lo que los investigadores centraron sus esfuerzos en las supertierras: planetas con masas hasta 10 veces mayores que las de nuestro planeta, lo que significa que también podrían tener superficies rocosas. 

Para poner a prueba a K2-18b, el astrónomo Björn Benneke de la Universidad de Montreal pidió usar el telescopio espacial Hubble para ver pasar la súper Tierra frente a su estrella de origen, lo que hace cada 33 días.

A medida que pasa cada tránsito, la luz de la estrella brilla a través de la atmósfera de K2-18b. Pero no toda esa luz estelar pasa, ya que los compuestos químicos en la atmósfera absorben la luz a frecuencias reveladoras. El agua, en particular, absorbe la luz infrarroja cercana a longitudes de onda específicas, creando un signo visible de vapor de agua.

Entre el 2015 y el 2018, el equipo de Benneke usó el Hubble para monitorear nueve tránsitos K2-18b. Cuando recopilaron los conjuntos de datos de los tránsitos y los limpiaron, encontraron ese signo revelador de vapor de agua. Benneke y sus colegas publicaron una versión de su estudio en arXiv, un repositorio de preimpresiones científicas.

Probabilidad de lluvia

Independientemente, un equipo dirigido por Tsiaras e Ingo Waldmann en el University College de Londres utilizó los mismos datos del Hubble para hacer un análisis propio, que aparece hoy en Nature Astronomy. Al igual que el equipo de Benneke, también encontraron evidencia de vapor de agua en la atmósfera de K2-18b. En su artículo, Tsiaras y Waldmann dicen que, estadísticamente, solo hay una posibilidad en 3.000 de que los resultados sean una casualidad.

Además de impulsar la búsqueda de exoplanetas amigables con la vida, el descubrimiento puede abrir la puerta para comprender el clima alienígena. El equipo de Benneke señala que las condiciones en la atmósfera de K2-18b podrían permitir la formación de gotas de agua líquida, y tal vez incluso lluvia. Se han encontrado nubes de vapor de agua antes en enanas marrones, objetos enormes que flotan en la frontera entre el planeta y la estrella. Si los resultados se mantienen, K2-18b sería el primer exoplaneta confirmado con nubes de vapor de agua.

Ambos equipos de investigación dicen que los estudios hacen del K2-18b un objetivo ideal para las misiones de seguimiento, incluido el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA y el futuro telescopio espacial ARIEL de la Agencia Espacial Europea. A diferencia del Hubble, estos telescopios podrán ver otros gases atmosféricos, como el metano, el amoníaco y el dióxido de carbono, y potencialmente incluso marcadores químicos para la vida.