Exoplanetas Habitables: ¿Es el apasionante exoplaneta GJ 1214 b un Mundo de Agua?

La supertierra GJ 1214 b es una de las mejor estudiadas. Transita la pequeña estrella GJ 1214 cada 1,58 días. Tan pequeña es esta estrella que los tránsitos son muy pronunciados, de hecho, fueron detectados desde la Tierra sin necesidad de telescopios espaciales. Sus tránsitos son tan profundos (>1%) que cabe la posibilidad de estudiar su atmósfera con los instrumento actuales, aunque no es fácil...

GJ 1214 tal como ha sido imaginada por David Aguilar del CfA. (Fuente: NASA)

Su atmósfera ha sido analizada minuciosamente. Lo cierto es que es una de las supertierras a las que el HST ha dedicado más tiempo. Otras supertierras muy estudiadas como 55 Cancri e son meros planetas infernales abrasados por su estrella. GJ 1214 b es, en cambio, una supertierra ubicada en una zona relativamente templada.

Su descubrimiento causó sensación. Era la primera vez que se detectaba una supertierra templada con posibilidades de estudiar su atmósfera. El hallazgo fue anunciado en 2009 dentro del proyecto MEath por un astrónomo extraordinario, David Charbonneau, al que por sus logros quizá la historia pondrá en el lugar que merece, junto a figuras de la talla de Cassini o Huygens.

El tránsito de GJ 1214 según la imagen de L. Calçada ESO. (Fuente: NASA)

Dentro de la publicación de los tránsitos detectados por Charbonneau se incluían datos de velocidades radiales realizados por el equipo del Observatorio de Ginebra. Los resultados eran algo sorprendentes. La masa era 6,55 M⊕, claramente una supertierra, pero el radio era muy grande, de 2,7 R⊕. La densidad, por tanto, era muy reducida: 1,87 g/cm3. Como referencia sirva decir que Mercurio, Venus y la Tierra tienen todos una densidad superior a 5 g/cm3, porque tienen un sólido núcleo de metales en su interior. La Luna y Marte, en los que los predominan los silicatos superan 3 g/cm3.

Aquello no parecía tener sentido. Nos adentrábamos en terreno inexplorado, no hay nada similar a una supertierra en el Sistema Solar y surgían sorpresas. ¿De qué estaba compuesto ese exoplaneta?

El análisis de Rogers y la famosa Sara Seager llegó en unos meses. Enseguida mostraron que cabían tres opciones:

1- Un cuerpo rico en gases ligeros de Hidrógeno y Helio. Algo así como un minineptuno. La densidad de Neptuno es 1,76 g/cm3.

2- Un cuerpo dominado por el Agua. Algo así como un superganímedes muy caliente. La atmósfera dominada por el vapor de agua se transforma en una fase supercrítica en las zonas interiores, debido a la presión y temperatura. Es decir, NO hay un mar y no es un Mundo Océano. Densidad de Ganímedes: 1,94 g/cm3.

3- Un planeta rocoso con una atmósfera enorme, resultado de la desgasificación de los materiales rocosos. Era quizá necesario más trabajo teórico para definir esta tercera opción que podría explicar los datos observables si el gas expulsado era hidrógeno entre otros gases.

Ese misterio era caza mayor. Literalmente todos los telescopios con alguna posibilidad de detectar algo fueron enfocados a aquel planeta en una carrera contrareloj. Hasta donde sé el primero que obtuvo resultados fue Bean et al. utilizando el VLT, en Chile. Los resultados fueron publicados en Nature en 2010.

Bean no detectó nada. El espectro era plano y eso ya era una noticia, las atmósferas dominadas por el hidrógeno, por su ligero peso molecular, producen atmósferas amplias, dejando marcas intensas en el espectro que Bean tenía que haber visto. La balanza se inclinaba hacia un tipo de planeta con una atmósfera dominada por una moléula más pesada. Agua quizá.

No tardó en producirse un saludable debate. Croll con la cámara infrarroja del telescopio CFHT, desde la cima del Mauna Kea en Hawai sí detectaba algo. Al parecer el tránsito era más profundo en la banda Ks, una señal muy clara que sólo podía explicarse por una atmósfera dominada por una molécula ligera. Hidrógeno sin duda.

Crossfield en 2011 no pudo detectar nada, así como Désert con el telescopio Spitzer tampoco en 2011, Bean volvió a realizar observaciones publicadas en 2011, incluso en la banda Ks y nada. Se recurrió además al potente Subaru con el que Narita mostró en 2013 en diferentes bandas que el espectro era plano. No había hidrógeno, agua quizá.

La expectación desatada por la posibilidad de una atmósfera de agua en GJ 1214 b fue tal que Laura Kreidberg pudo convencer a los coordinadores del Telescopio Espacial Hubble para reservar 60 órbitas, una enorme cantidad de tiempo en un telescopio tan demandado, pero es que el Hubble era el mejor del mundo para este tipo de estudios. Si hubiera una atmósfera de Vapor de Agua sería capaz de detectarla.

¡Y siguió sin detectarse nada! ¡El espectro nuevamente salía plano!

Este es el mejor espectro nunca realizado de GJ 1214 b. Arriba, la atmósfera de Hidrógeno (Solar) no coincide con los datos observados. Abajo, se hace zoom para mostrar los resultados con mayor precisión y la línea azul (un mundo e agua 100% H2O) tampoco parece coincidir con los datos. (Fuente: Kreidberg, 2014)

El propio Kreidberg en su publicación de 2014 aportó la explicación a este problema. Podrían ser nubes altas especialmente opacas, quizá como ocurre en Titán, quizá nubes de KCl o ZnS que esconderían la verdadera naturaleza de la atmósfera GJ 1214 b.

Quien sabe, quizá con el JWST sí llegue a verse algo. ¡Estemos atentos para entonces!