Kepler-186 f y el planeta Marte

Kepler-186 f es uno de los planetas potencialmente habitables más prometedores. Al igual que Marte, este sorprendente exoplaneta está ubicado dentro de la Zona Habitable, pero en su parte más lejana y fría. Es además un planeta que probablemente es rocoso, como atestigua su reducido radio de 1,17 R⊕.

Kepler-186 f comparado con la Tierra según una representación artística. El exoplaneta es casi del tamaño de la Tierra. (Fuente: PHL Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

Kepler-186 es una enana roja de la secuencia principal, una enana grande, del tipo espectral M1 con una metalicidad reducida en comparación con la del Sol. Su masa es 0,54 M☉, la mitad de la del Sol, y el radio 0,52 R☉. La magnitud aparente de la estrella es 14,62, demasiado tenue para ser observada a simple vista.

En 2014 Jason Rowe y el resto del equipo del telescopio espacial Kepler anunciaron la validación de cientos y cientos de nuevos exoplanetas, utilizando los dos primeros de años de datos del Kepler. Había numerosos sistemas planetarios interesantes, entre ellos Kepler-186, en el que se descubrieron 4 planetas: Kepler-186 b, c, d y e.

La sorpresa saltó cuando solo unos meses más tarde, Elisa Quintana, una astrofísica hispana también del equipo Kepler, validó un nuevo planeta en el sistema Kepler-186 que aparecía sólo cuando se añadía un año más de datos. El nuevo planeta Kepler-186 f era sorprendente. No solo estaba ubicado cómodamente en la parte más fría de la Zona Habitable, además mostraba el tamaño más reducido de todos los exoplanetas potencialmente habitables, con 1,11 R⊕ (el récord le ha sido arrebatado recientemente por Proxima b). Un planeta tan pequeño debía ser probablemente rocoso, terrestre.

Elisa Quintana, la persona que validó Kepler-186 f. Trabaja en el centro Ames de la NASA. Es una gran experta en procesos de formación de sistemas planetarios, de ahí que la formación del sistema Kepler-186 haya sido estudiada ampliamente. (Fuente; NASA)

Bolmont et al. realizaron simulaciones de ordenador de la formación del sistema planetario, arrojando sospechas sobre planetas adicionales de pequeño tamaño que no han sido detectados. Además Kepler-186 b, c, d y e aparecían con acoplamiento de marea, con los planetas mostrando siempre su misma cara a su estrella. Para Kepler-186 f, el más habitable y lejano, la cuestión no estaba tan clara.

Representación artística de Marte cuando tenía mares en su superficie. Quizá Kepler-186 f sea similar a esta imagen. (Fuente: ESO.)

El método utilizado para detectar los planetas de Kepler-186 fue el método del tránsito, en el que se observa la disminución de la luz de la estrella cuando entre ella y nosotros pasa un planeta. Este método permite calcular el radio del planeta como relación directa del radio de la estrella.

Es un tema para meditarlo. Cuando se anuncian planetas con tamaños pequeños detectados por el método del tránsito (i.e. los de K2-72), sobre todo si es una validación masiva de planetas muy alejados del Sol, a menudo el cálculo de los radios de las estrellas es algo burdo y, por consiguiente, también el de sus planetas. Es en estos casos recomendable cierta prudencia.

La estimación inicial de Elisa Quintana et al. del radio de la estrella fue de 0,47 R☉ pero era una estimación. A unos 500 años luz no pueden aplicarse las técnicas interferométricas que permiten calcular directamente el radio de una estrella. Cualquier error en esta estimación se trasladaría al cálculo del radio del planeta, que Elisa estimó en 1,11 R⊕.  Estudios posteriores permitieron refinar las estimaciones asignándole 0,53 R☉ a Kepler-186 y, por consiguiente, 1,17 R⊕ a Kepler-186 f.

Conocer más de lo que sabemos de Kepler-186 f no va a ser tema fácil. Está a unos 500 años luz, fuera del alcance de los telescopios actuales y futuros. Tardaremos mucho tiempo en saber más de este apasionante planeta. Ojalá que alguien descubra alguna técnica innovadora y yo me equivoque, pero si no es así poco más podemos esperar conocer en mucho tiempo.

Orbita y parámetros orbitales de Kepler-186 f. Puede comprobarse que el planeta está ubicado cómodamente en la Zona Habitable (Fuente: PHL Universidad de Puerto Rico en Arecibo.)

A partir de aquí vamos a especular un poco sobre este increíble planeta.

Kepler-186 f y Marte reciben flujos similares, reducidos, de un 30% y de un 42% del que recibe la Tierra, respectivamente. Es decir, ambos están ubicados en la parte más fría de la Zona Habitable. Es por ello posible que Kepler-186 f y Marte hayan sido similares cuando nacieron. Sin duda, el Marte del pasado fue más cálido y tuvo mayor presión atmosférica que el Marte actual. De esta manera, el Marte del final del periodo Noéico quizá pudo mantener mares estables en su superficie. Cuando llegó el Bombardeo Intenso Tardío, evento tras el cual posiblemente nació la vida en la Tierra, Marte inició su decadencia, hasta llegar a la situación actual marcada por la ausencia de mares y una atmósfera tenue.

Una de la causas de su decadencia estuvo en la pérdida del campo magnético, que dejó la atmósfera desprotegida frente a las inclemencias del viento solar y los meteoritos. Su pobre núcleo metálico, si es que tiene, se enfrió demasiado, quizá por la falta de masa del planeta, dejando desactivada la dinamo interior.

Este rápido enfriamiento también está detrás de su reducido vulcanismo en el presente. La intensa actividad volcánica de las eras Noéica y Espérica, fue atenuándose durante la era Amazónica actual. Los planetas pueden perder su atmósfera y reponerla por el "outgassing" que puede terminar formando una nueva atmósfera (lo que se denomina una atmósfera secundaria).

Todos los síntomas nos llevan al mismo hecho de que a Marte le faltó masa para ser un planeta más habitable. Es decir, si Marte hubiera sido algo más masivo quizá habría podido retener su atmósfera defendida por un buen campo magnético y alimentada por unos buenos volcanes. Pero no fue así, y una vez que casi no hay atmósfera no puede haber unos mares decentes.

Ahora bien, Kepler-186 f tiene 1,17 R⊕. Es un poco más grande que la propia Tierra y, por supuesto, que Marte. Además, por los datos estadísticos disponibles podemos decir que probablemente es un planeta rocoso y terrestre. Quizá, si este planeta pudo superar los problemas de desecación propios de las enanas rojas, es posible que Kepler-186 f SI haya podido retener sus mares...

Resumiendo, Kepler-186 f podría ser algo así como un Marte Grande, que haya conseguido superar los problemas que doblegaron a nuestro pequeño Marte.

Una sugerente imagen de Marte cuando tenía mares estables en sus superficie, hace casi 4 eones. ¿Será el Kepler-186 f así? (Fuente: ESO.)

2014. Rowe et al. validan cientos de planetas por el método de validación por multiplicidad. Entre ellos, Kepler-186 b, c, b y e.

https://arxiv.org/abs/1402.6534

2014. El flamante descubrimiento de Kepler-186 f, un planeta claramente terrestre en la Zona Habitable de la estrella.

https://arxiv.org/abs/1404.5667

2014. El primer estudio de Bolmont del sistema planetario de Kepler-186. Se analiza la formación del sistema planetario así como la evolución de la rotación de los planetas. Según los modelos debería de haber más planetas no detectados.

https://arxiv.org/abs/1404.4368

2014. El segundo estudio de Bolmont del sistema Kepler-186 con métodos mejorados analiza la estabilidad y las interacciones entre los planetas y sus efectos de marea. Los resultados son similares.

https://arxiv.org/abs/1410.7428

2014. Un estudio revisando las estimaciones del tamaño de diversas estrellas, entre ellas Kepler-186 f.

https://arxiv.org/abs/1412.2758

Me gusta esta entrada de 2014 de Bucky Harris en su blog, pero por mi parte pienso que Kepler-186 f tiene posibilidades de no tener acoplamiento de marea. No creo que sea un planeta sincrónico.

http://backalleyastronomy.blogspot.com.es/2014_04_01_archive.html