¿Podría K2-18b ser habitable después de todo?

Anillos finos y banda ancha gris sobre fondo negro.

El punto rojo en el centro representa la estrella enana roja K2-18. Las líneas blancas curvas representan las órbitas del planeta K2-18b y otro planeta candidato, K2-18c. La banda verde ancha es la zona habitable del sistema. Imagen víaCatálogo de exoplanetas de la NASA.


¿Pueden exoplanetas gigantes comosuper-Tierraso inclusomini-Neptunesser habitable? Actualmente hay mucho debate sobre esa cuestión, pero los nuevos hallazgos sobre uno de esos mundos sugieren que algunos de ellospodríade hecho, ser capaz de soportar la vida. Un equipo de investigación de la Universidad de Cambridge haAnunciadoeseK2-18b, un planeta un poco más del doble del tamaño de la Tierra, podría tener agua líquida y condiciones habitables, a pesar de que ha sido clasificado como un mini-Neptuno.

losrevisado por pareslos hallazgos fueronpublicadoenLas cartas del diario astrofísicoel 27 de febrero de 2020.


El vapor de agua teníaha sido detectado previamenteen la atmósfera de K2-18b, como se anunció en septiembre pasado, pero debido a que el planeta fue clasificado por la mayoría de los científicos como un mini-Neptuno, se considerómuy poco probable que sea habitable. Los planetas como Neptuno tienen atmósferas profundas de hidrógeno y no tienen una superficie sólida real.Nikku Madhusudhandel Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió el equipo de investigación, dijo en undeclaración:

Se ha detectado vapor de agua en las atmósferas de varios exoplanetas pero, incluso si el planeta está en elzona habitable, eso no significa necesariamente que haya condiciones habitables en la superficie. Para establecer las perspectivas de habitabilidad, es importante obtener una comprensión unificada de las condiciones interiores y atmosféricas del planeta, en particular, si puede existir agua líquida debajo de la atmósfera.

Planeta con atmósfera azulada y estrella roja de fondo.

Concepto artístico del mini-exoplaneta Neptuno K2-18b. Imagen a través de Amanda Smith /Universidad de Cambridge.

Planeta con atmósfera nublada y sol lejano.

La concepción de un artista anterior de K2-18b. Imagen vía mago vía ESA / Hubble, M. Kornmesser /Noticias UCL.


K2-18b tiene aproximadamente 2,6 veces el radio y 8,6 veces la masa de la Tierra. Es 124años luzde distancia, orbitando dentro de la zona habitable - la región donde podría existir agua líquida - de unenano Rojoestrella. También hay un segundo planeta candidato más cercano a la estrella, K2-18c, pero aún no ha sido confirmado.

En mini-Neptunes, se cree que una atmósfera densa de hidrógeno rodea una capa acuosa que luego rodea un núcleo de hierro rocoso. Pero en tales condiciones, las temperaturas serían demasiado altas y el agua estaría bajo demasiada presión para que la vida sobreviviera. Esto es similar a por qué los mundos tipo Neptuno o Urano son inhabitables, al menos para los estándares de vida terrenales, con atmósferas profundas con presiones aplastantes, sin superficie rocosa sólida y sin agua líquida.

Dado el gran tamaño de K2-18b, se ha asumido que se parece más a un mini-Neptuno que a una súper Tierra, que normalmente son un poco más pequeñas, pero al menos dos veces más grandes que la Tierra.

Pero esa evaluaciónpodríacambiará un poco, si los investigadores tienen razón.


Descubrieron que, después de todo, la atmósfera de hidrógeno de K2-18b podría no ser demasiado espesa, y la capa de agua podría ser habitable, tal vez más como los océanos de la Tierra. Los investigadores utilizaron la masa y el radio del planeta, así como observaciones previas de la atmósfera, para determinar mejor la composición y estructura tanto de la atmósfera como del interior profundo. Se utilizaron modelos numéricos detallados y métodos estadísticos para ayudar a explicar cómo son las condiciones en este mundo distante.

Globos de colores con anotaciones de texto sobre fondo blanco.

Ha habido mucho debate sobre si K2-18b es una super-Tierra o una mini-Neptuno. La mayoría de los científicos ahora están de acuerdo en que es un mini-Neptuno. Imagen a través de Patterson Clark / Washington Post /Quora.

Los modelos de computadora mostraron que es posible una variedad de condiciones en el interior del planeta. Esos modelos utilizaron propiedades atmosféricas conocidas como restricciones sobre qué condiciones son las más plausibles. La habitabilidad potencial depende de cuán extensa sea la atmósfera de hidrógeno. Según el coautor del estudioMatthew Nixonen el Instituto de Astronomía:

Queríamos saber el grosor de la envoltura de hidrógeno, a qué profundidad llega el hidrógeno. Si bien esta es una pregunta con múltiples soluciones, hemos demostrado que no se necesita mucho hidrógeno para explicar todas las observaciones juntas.


Entonces, ¿qué encontraron los investigadores? Según sus resultados, la extensión máxima de la atmósfera de hidrógeno, o envoltura, es solo el 6% de la masa de K2-18b. Algunos modelos de computadora mostraron que era incluso menos. La cantidad mínima de hidrógeno es aproximadamente una millonésima en masa, que es similar a la de la atmósfera de la Tierra. En esas condiciones, la atmósfera sería más parecida a la de una súper Tierra que a la de un mini Neptuno.

Además, varios de los modelos calculados permitirían un mundo con un océano verdadero, no solo una capa de agua que se encuentra bajo una presión y temperatura extremas y sobrenaturales. En este escenario, la temperatura y la presión serían similares a las de los océanos de la Tierra.

También hay otro giro intrigante en esto. Si bien los investigadores confirmaron que la atmósfera estaba compuesta principalmente de hidrógeno, con bastante vapor de agua, como ya se sabe, también encontraron algo desconcertante. Los niveles de metano (CH4) y amoníaco (NH3) fueron menores de lo esperado. Según el artículo, esto es evidencia de un desequilibrio químico, otermodinámica de no equilibrio- en la atmósfera y, tal vez, incluso podría apuntar a la actividad biológica como una causa:

Además, nuestras limitaciones sobre el CH4 y el NH3 sugieren un desequilibrio químico. Entre otras posibilidades de desequilibrio químico, por ejemplo, la fotoquímica, es posible que no se descarte por completo la influencia potencial de los procesos bioquímicos. Observaciones futuras, por ejemplo, con el telescopio espacial James Webb (JWST), tendrá el potencial de refinar nuestros hallazgos. Argumentamos que los planetas como K2-18b pueden tener el potencial de acercarse a las condiciones habitables y las búsquedas de biofirmas no deben restringirse necesariamente a planetas rocosos más pequeños.

En la Tierra, el desequilibrio en la atmósfera, cantidades mayores de lo normal de oxígeno y pequeñas cantidades de metano, es causado por procesos biológicos y es unabiofirma. Sin embargo, para K2-18b, se debe enfatizar que esta es solo una de varias posibilidades, dado que el planeta todavía es muy diferente de la Tierra en formas significativas. Como se indica en el documento, otra posibilidad esfotoquímica;en este caso, las reacciones químicas en una atmósfera planetaria provocadas por la luz o radiación de su estrella.

SiEstos hallazgos resultan ser precisos, lo que aumentaría enormemente el número de planetas potencialmente habitables, ya que los mundos de este tamaño son bastante comunes.

Hombre sonriente en traje cerca del micrófono.

Nikku Madhusudhan de la Universidad de Cambridge, quien dirigió el nuevo estudio. Imagen víaUniversidad de Cambridge.

Este nuevo documento seguramente causará un intenso debate, al igual que en septiembre pasado, cuando se informó por primera vez sobre la detección de vapor de agua, y la mayoría de los medios de comunicación describieron a K2-18b como una super-Tierra habitable, lo cual fue engañoso y prematuro.

Los próximos telescopios espaciales nuevos como JWST y otros podrán analizar las atmósferas de planetas como K2-18b y buscar posibles biofirmas, firmas químicas de vida. Eso ayudará a determinar si algún exoplaneta como este, incluidas las súper Tierras, podría ser realmente habitable.

En pocas palabras: un nuevo estudio sugiere que el exoplaneta gigante K2-18b puede ser potencialmente más habitable de lo que se pensaba.

Fuente: El interior y la atmósfera del exoplaneta K2-18b de la zona habitable

A través de la Universidad de Cambridge