El telescopio TESS de la NASA descubre la Tierra 2.0.
Impresión artística de un exoplaneta en la zona habitable de una estrella.
Un grupo de astrónomos de exoplanetas de la NASA que estudian planetas alrededor de otras estrellas me contactaron para una reunión secreta y me contaron sobre un planeta que les interesaba. Como mi área de especialización es modelar el clima de exoplanetas, me pidieron que determinara si este nuevo planeta era habitable y si podría existir agua líquida.
Estos colegas de la NASA, Josh Slider y sus alumnos Emily Gilbert, Tom Buckley y Eliza Quintana, descubrieron algo mientras estudiaban datos del TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Este puede ser el primer planeta del tamaño de la Tierra observado por la NASA. TESS, y puede tener agua líquida en su superficie. Esta es una noticia emocionante porque el nuevo planeta está relativamente cerca de la Tierra y su atmósfera se podrá observar con el telescopio espacial James Webb o con grandes telescopios terrestres.
Planeta en la zona habitable
La estrella anfitriona del planeta descubierto por el equipo de Gilbert se llama Objeto de interés 700 del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito, o TOI-700. Comparada con el sol, es una estrella pequeña y tenue, 40 veces el tamaño del sol y sólo alrededor de 1/50 del brillo del sol. Se encuentra a 100 años luz de la Tierra en la constelación Dorado y puede observarse desde nuestro hemisferio sur. En comparación, la estrella más cercana, Próxima Centauri, está a 4,2 años luz de distancia. Para conocer estas distancias, la nave espacial más rápida (Parker Solar Probe) tardaría casi 20.000 años en llegar a Próxima Centauri.
Hay tres planetas rodeando a TOI-700: B, C y D. El planeta D tiene el mismo tamaño que la Tierra y está situado en la zona habitable de la estrella. Orbita a TOI-700 una vez cada 37. días. Mis colegas esperan poder utilizar características conocidas de estrellas y planetas para construir un modelo climático de la estrella D y los planetas B y C, que son del tamaño de la Tierra y el miniNeptuno, respectivamente. Pero sus órbitas están más cerca de la estrella principal y la luz estelar que reciben es 5 veces y 2,6 veces la que nuestra Tierra recibe del sol. En comparación, Venus tiene una superficie seca con una temperatura de aproximadamente 860 grados Fahrenheit y recibe el doble de luz solar que la Tierra.
Hasta hace aproximadamente una década, los astrónomos conocían sólo dos planetas de diferentes tamaños en la zona habitable: la Tierra y Marte. Sin embargo, en la última década, los astrónomos han descubierto alrededor de una docena de exoplanetas del tamaño de la Tierra gracias a telescopios terrestres y a la misión Kepler (también estuvieron buscando exoplanetas de 2009 a 2019, pero ahora se han retirado). Se encuentran en la zona habitable de su estrella anfitriona y tienen entre la mitad y el doble del tamaño de la Tierra.
Aunque el número de pequeños exoplanetas descubiertos hasta ahora es relativamente alto, la mayoría de las estrellas se encuentran entre 600 y 3.000 años luz de la Tierra, demasiado lejos y débiles para permitir observaciones detalladas de seguimiento.
¿Por qué el agua líquida es importante para la habitabilidad?
A diferencia de Kepler, la misión de TESS es encontrar el planeta más cercano al sol: uno que sea lo suficientemente brillante como para facilitar las observaciones de seguimiento.
Desde abril de 2018, TESS ha observado más de 1.500 planetas candidatos. La mayoría de ellos tienen el doble de tamaño que la Tierra y orbitan menos de diez días. La Tierra tarda 365 días en dar una vuelta alrededor del Sol. Por lo tanto, estos planetas reciben mucho más calor del sol que la Tierra, que está demasiado caliente para que exista agua líquida en sus superficies.
El agua líquida es muy importante para la habitabilidad. Proporciona un medio para la interacción de sustancias químicas. Mientras que la vida extraterrestre puede existir bajo alta presión o temperatura, como los extremófilos que se encuentran cerca del fuego y los respiraderos de agua o los microorganismos que se encuentran a media milla debajo de la capa de hielo de la Antártida occidental. Los humanos han podido detectar directamente estos entornos extremos, por lo que estos descubrimientos son posibles, pero estas formas de vida extraterrestres no se pueden encontrar en el espacio.
Cuando los humanos buscan vida o entornos habitables fuera del sistema solar, dependen completamente de la observación remota. El agua líquida en la superficie crearía un entorno habitable y potencialmente facilitaría el surgimiento de la vida. Luego, estas formas de vida interactúan con la atmósfera sobre ellas, creando firmas de vida que pueden ser detectadas remotamente por telescopios en la Tierra. Estas características pueden ser la composición de los gases de la tierra (oxígeno, ozono, metano, dióxido de carbono y vapor de agua), o pueden ser la composición de los gases de la Tierra antigua hace 2.700 millones de años (principalmente metano y dióxido de carbono, nada de oxígeno).
Sabemos que el planeta donde esto ocurrió es la Tierra. Por lo tanto, los astrónomos pretenden encontrar un planeta del tamaño de la Tierra orbitando una estrella con agua líquida en su superficie. Estos planetas se convertirán en nuestros principales objetivos para explorar mundos habitables y las características de la vida fuera del sistema solar.
Los tres planetas del sistema TOI 700 orbitan una pequeña y fría estrella enana M. TOI-700d es el primer planeta del tamaño de la Tierra descubierto por TESS en la zona habitable.
Posible clima del planeta TOI-700d
Para poder confirmar la existencia del Planeta D alrededor de TOI-700, el equipo de investigación de Gilbert necesita confirmarlo a través de datos observados por otros telescopios. TESS detecta el planeta antes de que pase a través de la estrella, cuando la luz de la estrella se vuelve más débil. Pero este debilitamiento de la luz también puede ser una señal activa falsa causada por el ruido de los instrumentos o por el blindaje mutuo del sistema estelar binario detrás de él. Joy Rodríguez, del Centro de Astrofísica de la Universidad de Harvard, hizo observaciones independientes. Rodríguez y su equipo confirmaron la verdadera existencia del planeta TOI-700d observado por TESS a través del telescopio Spitzer.
Mi alumno Gabriel Engelmann-Sousa y yo utilizamos nuestro software de modelado para determinar los tipos probables de clima en el planeta TOI-700d. Como no sabemos qué tipo de gases podrían estar presentes en la atmósfera de un planeta, utilizamos modelos climáticos para analizar la composición de los gases en su superficie que respaldarían la presencia de océanos. Con la ayuda de mi antiguo colaborador Eric Wolff, Engelmann-Susa probó una variedad de composiciones atmosféricas, incluida la atmósfera actual de la Tierra (77 de nitrógeno, 265, 438 de oxígeno, metano y dióxido de carbono), la composición de la atmósfera de la Tierra hace 2.700 millones de años. (principalmente metano y dióxido de carbono), e incluso la composición de la atmósfera que pudo haber existido en Marte hace 3.500 millones de años (grandes cantidades de dióxido de carbono).
Basándonos en nuestro modelo, descubrimos que TOI-700d podría ser un planeta habitable si su atmósfera contuviera metano, dióxido de carbono o vapor de agua. Ahora nuestro equipo necesita confirmar estas hipótesis con el telescopio espacial James Webb.
Las bacterias que viven en entornos hostiles como las cuencas geotérmicas del Parque Nacional de Yellowstone proporcionan pistas para la búsqueda de áreas habitables en otros planetas.
Nuevos mundos y su clima
Las simulaciones climáticas realizadas por un equipo de la NASA muestran que la atmósfera similar a la de la Tierra y la presión del gas no son suficientes para permitir la existencia de agua líquida en su superficie. Si bombeáramos la misma cantidad de gases de efecto invernadero al TOI-700d, las temperaturas de la superficie aún estarían bajo cero.
Actualmente, hay océanos debajo de la atmósfera de nuestra Tierra porque nuestra estrella es más grande y más brillante que TOI-700. Una cosa es segura: todos los modelos de nuestro equipo muestran que los climas de los planetas alrededor de esas estrellas pequeñas y tenues son completamente diferentes de lo que vemos aquí en la Tierra.
El campo de los exoplanetas se encuentra en un periodo de transición desde su descubrimiento hasta la comprensión de las características de sus atmósferas. A lo largo de la historia de la astronomía, las nuevas tecnologías han dado lugar a nuevos descubrimientos sobre el universo, incluidas sorpresas como Júpiter calientes y pequeños Neptuno, que no se encuentran en nuestro sistema solar. En esta etapa, es necesario observar las atmósferas de estos planetas para ver si tienen las condiciones necesarias para sustentar actividades de vida.
Datos de referencia
1. Wikipedia
2 Términos astronómicos
Traducción: Yilan
Autor: RAVI KUMAR KOPPARAPU
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