La Zona Habitable de un sistema planetario se define como la región que rodea a la estrella en la que un planeta podría llegar a tener un mar de agua líquida en su superficie. Dada la importancia de los mares en la biosfera terrestre esta definición es habitualmente un instrumento útil para clasificar los exoplanetas en función de su interés astrobiológico, siempre y cuando busquemos la vida en la Galaxia tal como la conocemos.
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| El hidrógeno, moderadamente vertido en la atmósfera por los volcanes de un planeta, podría mejorar su efecto invernadero y su habitabilidad. (Fuente: Universidad de Cornell. Carl Sagan institute.) |
En la versión de la Zona Habitable (ZH) normalmente aplicada (Kasting, 1993; Kopparapu, 2013/2014) se considera una atmósfera de N2-CO2-H2O. En su planteamiento más conservador, el límite exterior queda definido por el máximo límite del efecto invernadero, cuando el CO2 pierde su capacidad de efecto invernadero; su límite interior deriva del desarrollo de un efecto invernadero descontrolado, que hace que el planeta pierda su agua.
Esta definición clásica, ampliamente utilizada en los análisis de habitabilidad, es meramente una primera aproximación a un tema extremadamente complejo. Quedan en este planteamiento clásico temas pendientes por modelizar, aspectos como el efecto de las nubes dentro de un modelo de circulación global que considere la rotación del planeta, los problemas de desecación que sufren los planetas durante la juventud de las enanas rojas, los efectos de la actividad estelar, los efectos de marea y el vulcanismo,...
Comprender la habitabilidad de la Galaxia es una tarea colosal pero, por suerte, tenemos un laboratorio de habitabilidad, que nos permitirá contrastar los principales modelos de habitabilidad desarrollados para saber cuál es el más razonable:
Tenemos a TRAPPIST-1.
Como ya vimos, la ZH clásica del sistema planetario incluía a TRAPPIST-1 e, f y g, nada menos que tres planetas. Enfoques posteriores de Wolf (2017), aplicando un avanzado modelo 3-D consideraba que TRAPPIST-1 f y g quizá no eran del todo habitables, dejando solo a TRAPPIST-1 e con posibilidades de habitabilidad...
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| El sistema TRAPPIST-1 aplicando la ZH clásica incluye tres planetas en la zona de Habitabilidad conservadora y uno en la optimista. (Fuente: PHL UPR Arecibo) |
Pero hay planteamientos alternativos a la típica atmósfera de N2-CO2-H2O. Según los expertos en habitabilidad Ramsés Ramírez y Lisa Kaltenegger, puede haber además otros gases que contribuyan al efecto invernadero, como el hidrógeno. Por sorprendente que parezca 40 bar de hidrógeno son suficientes para mantener la superficie de un planeta sin congelar ¡a 10 UA! de una estrella como el Sol, del tipo G.
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| Ramsés Ramírez y Lisa Kaltenegger, dos viejos conocidos en este blog, son los autores de la Zona Habitable del Hidrógeno Volcánico. (Fuente: Universidad de Cornell. Carl Sagan institute.) |
Sin embargo, no es fácil mantener una cantidad sustancial de hidrógeno en la atmósfera. En apenas unos cientos de millones de años el ligero hidrógeno puede escapar de una atmósfera templada. No obstante, por suerte el vulcanismo de un planeta puede proporcionar un suministro contínuo que moderadamente alimente de hidrógeno la atmósfera.
De hecho, estudios paleoclimáticos sugieren que tanto los volcanes de la Tierra como del Marte primitivo vertieron hidrógeno en la atmósfera. En estos casos el hidrógeno no sería el componente primario de la atmósfera sino un complemento a una atmósfera compuesta en origen por los gases clásicos: N2-CO2-H2O. El resultado es que el hidrógeno absorbe en bandas en las que los gases clásicos lo hacen pobremente, contribuyendo a potenciar el efecto invernadero.
La consecuencia es un aumento generalizado del límite exterior de la ZH. Por ejemplo, en el Sistema Solar si la atmósfera tuviera un 30 % de H2 aumentaría hasta 2,2 UA y con un 50% hasta 2,4 UA, por el aumento del efecto invernadero, desde el 1,7 UA que sugiere la ZH clásica. Por otra parte, y esto es llamativo, el límite interno apenas se mueve.
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| La Zona Habitable del Hidrógeno Volcánico se expande ligeramente a la derecha. El límite interior apenas varía. (Fuente: Universidad de Cornell. Carl Sagan institute.) |
Lo bueno de estas atmósferas ricas en hidrógeno es que serán más fácilmente detectables, porque la presencia de H2 contribuye a aumentar la altura de la atmósfera, haciéndola más detectable y caracterizable por espectroscopía de transmisión. Los biomarcadores que estos planetas pudieran presentar serán además más sencillos de identificar...
Podría pensarse que los planetas TRAPPIST-1 f y g, poco densos y ricos en volátiles, quizá hayan conseguido retener algo de hidrógeno en sus atmósferas. En este caso, estos planetas podrían, según esta teoría, mantener mares de agua en su superficie. Incluso, siguiendo este modelo, quizá TRAPPIST-1 h, podría tener posibilidades, a pesar de recibir, únicamente un flujo luminoso de 0,15 S⊕. Claro, siempre y cuando mantuviese mucho hidrógeno, cerca del 50% de la atmósfera. De esta manera, habría cuatro (nada menos) planetas en la Zona Habitable de TRAPPIST-1...
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| El límte exterior de la ZH. La línea de rayas es el límite clásico conservador y la línea negra contínua es el límite optimista. Las líneas rojas suponen nuevos límites en función del hidrógeno presente en la atmósfera. Aparece Marte en la Zona Habitable. TRAPPIST-1, con una temperatura que apenas supera 2.500 K, estaría abajo del todo. TRAPPIST-1 h, el planeta más frio, tiene un S⊕ = 0,15. (Fuente: Ramírez & Kaltenegger. 2017) |
En fin, algún día las observaciones de los planetas de TRAPPIST-1 nos permitirán validar estas teorías tan interesantes.
2013/2014. La clásica definición de la Zona Habitable de Kopparapu. Ramsés Ramírez es uno de los coautores de los artículos.
2017. Ramsés Ramírez y Lisa Kaltenegger nos muestran las posibilidades en la habitabilidad que brindan la presencia de cantidades moderadas de hidrógeno en la atmósfera. Este hidrógeno puede tener un origen volcánico.
2017. El anuncio de los siete planetas orbitando alrededor de TRAPPIST-1. Se proponía que TRAPPIST-1 e, f y g podría tener posibilidades de habitabilidad según el planteamiento clásico de Kopparapu.
2017. Eric T. Wolf y su sofisticado análisis del sistema TRAPPIST-1. Solo TRAPPIST-1 e parece habitable.
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