El equipo encuentra que los exoplanetas más jóvenes son mejores candidatos cuando buscan otras Tierras

Mientras la comunidad científica busca mundos que orbiten estrellas cercanas que puedan albergar vida, una nueva investigación dirigida por el Southwest Research Institute sugiere que es más probable que los exoplanetas rocosos más jóvenes soporten climas templados similares a los de la Tierra.

En el pasado, los científicos se han centrado en planetas situado dentro de la zona habitable de una estrella, donde no hace ni demasiado calor ni demasiado frío para que exista agua superficial líquida. Sin embargo, incluso dentro de esta llamada «zona de Ricitos de Oro», los planetas aún pueden desarrollar climas inhóspitos para la vida. Sostener climas templados también requiere que un planeta tenga suficiente calor para alimentar un ciclo de carbono a escala planetaria. Una fuente clave de esta energía es la desintegración de isótopos radiactivos de uranio, torio y potasio. Esta fuente de calor crítica puede alimentar la convección del manto de un exoplaneta rocoso, un movimiento lento y progresivo de la región entre el núcleo y la corteza de un planeta que eventualmente se derrite en la superficie. La desgasificación volcánica superficial es una fuente principal de CO_dos a la atmósfera, lo que ayuda a mantener caliente el planeta. Sin la desgasificación del manto, es poco probable que los planetas soporten climas templados y habitables como el de la Tierra.

«Sabemos que estos elementos radiactivos son necesarios para regular el clima, pero no sabemos cuánto tiempo estos elementos pueden hacerlo porque se descomponen con el tiempo», dijo el Dr. Cayman Unterborn, autor principal de un Cartas de revistas astrofísicas Artículo de investigación. «También, elementos radiactivos no están distribuidos uniformemente por toda la Galaxia y, a medida que los planetas envejecen, pueden quedarse sin calor y cesará la desgasificación. Debido a que los planetas pueden tener más o menos de estos elementos que la Tierra, queríamos entender cómo esta variación podría afectar el tiempo que los exoplanetas rocosos pueden soportar climas templados similares a los de la Tierra».

Estudiar exoplanetas es un desafío. La tecnología actual no puede medir la composición de la superficie de un exoplaneta, y mucho menos su interior. Sin embargo, los científicos pueden medir espectroscópicamente la abundancia de elementos en una estrella estudiando cómo la luz interactúa con los elementos en las capas superiores de una estrella. Usando estos datos, los científicos pueden inferir de qué están hechos los planetas que orbitan una estrella usando la composición estelar como un indicador aproximado de sus planetas.

«Usando estrellas anfitrionas para estimar la cantidad de estos elementos que ingresarían a los planetas en el transcurso de la historia de la Vía Láctea, calculamos cuánto tiempo podemos esperar que los planetas tengan suficiente vulcanismo para soportar un clima templado antes de que se quede sin energía», dijo Unterborn. «Bajo las condiciones más pesimistas, estimamos que esta edad crítica es de solo unos 2 mil millones de años para un planeta con la masa de la Tierra y tan alta como 5-6 mil millones de años para planetas de mayor masa bajo condiciones más optimistas. condiciones. Para los pocos planetas para los que tenemos edades, encontramos que solo unos pocos eran lo suficientemente jóvenes como para decir con confianza que pueden tener desgasificación de carbono en la superficie hoy, cuando lo miramos con, digamos, el telescopio espacial James Webb».

Esta investigación combinó datos de observación directos e indirectos con modelos dinámicos para comprender qué parámetros afectan más la capacidad de un exoplaneta para soportar un clima templado. climatizado. Más experimentos de laboratorio y modelos informáticos cuantificarán el rango razonable de estos parámetros, particularmente en la era del telescopio espacial James Webb, lo que proporcionará una mayor caracterización de los objetivos individuales. Con el telescopio Webb, será posible medir la variación tridimensional de las atmósferas de los exoplanetas. Estas mediciones profundizarán nuestra comprensión de los procesos atmosféricos y sus interacciones con la superficie y el interior del planeta, lo que permitirá a los científicos estimar mejor si un exoplaneta en zonas habitables es demasiado viejo para ser como la Tierra.

«Es más probable que los exoplanetas sin desgasificación activa sean planetas fríos y bolas de nieve», dijo Unterborn. «Si bien no podemos decir que los otros planetas no se están desgasificando hoy, podemos decir que necesitarían condiciones especiales para hacerlo, como el calentamiento por mareas o la tectónica de placas. Esto incluye los exoplanetas rocosos de alto perfil descubiertos en el TRAPPIST-1 Sistema estelar. Independientemente, los planetas más jóvenes con climas templados pueden ser los lugares más simples para buscar otras Tierras».