Los mundos de agua de la vida real

Algunos astronautas, al divisar a nuestro planeta desde el espacio, plantearon que tiene el nombre equivocado. Dado el predominio de los mares frente a la superficie netamente terrestre, sugirieron que se llame el Agua. Sin embargo, las proporciones de ambos elementos en esta tercera esfera del Sistema Solar resultan mucho más equilibradas que las de nuevos cuerpos celestes que fueron estudiados por los astrónomos. 

Imaginemos que la Tierra tuviera mucho menos tierra y que casi toda ella fuera agua. Probablemente serían menos perceptibles los mares, ríos y océanos fluyendo sobre la corteza. Resultaría, en realidad, un planeta formado por una proporción de agua inmensamente mayor, tanto en su interior, como bajo la superficie. Para asombro de propios y extraños, esta clase de mundos existen, y son mucho más comunes de lo que se pensaba.

Un grupo de científicos de Estados Unidos y España confirmó la existencia de estos mundos de agua fuera del Sistema Solar. No sólo ello, sino que, además, descubrió que estos planetas abundan en el cosmos casi a la par de los que son terrestres. Así se desprende de un nuevo estudio de 43 exoplanetas, todos los cuales orbitan alrededor de estrellas enanas de tipo M, las más abundantes de la galaxia.

El hallazgo fue publicado por la revista Science. “Intentamos averiguar la naturaleza de los planetas pequeños parecidos a la Tierra —explicó Enric Pallé, uno de los responsables de la investigación—. Se suponía que había muchos tamaños, masas y densidades, que había planetas de una gran variedad de categorías. Pero confirmamos que hay 43 planetas conocidos en torno a las estrellas enanas M y que se dividen sólo en tres familias de planetas: acuáticos, terrestres y gaseosos. Es la primera vez que se puede confirmar esta teoría”.

Un sueño hecho realidad

El estudio retrotrajo la imaginación a las obras de ciencia ficción y ha mostrado que en el espacio exterior hay incontables waterworlds, probablemente tantos como tierras. Los astrofísicos centraron la investigación en los exoplanetas con un tamaño similar a los planetas que, en nuestro Sistema Solar, estarían comprendidos entre la Tierra y Neptuno. Adicionalmente, restringieron su labor a los cuerpos que giran alrededor de las estrellas más comunes de la Vía Láctea (un 80 por ciento del total), las enanas M. Específicamente analizaron el peso y tamaño de esos mismos.

El resultado: el 50 por ciento de la masa de los mundos de agua es líquida, mientras que la otra mitad se halla compuesta de roca. Comparativamente con nuestro planeta, las diferencias resultan colosales. “El agua de la Tierra es sólo un 0,02 por ciento de su masa total, mientras que, en los mundos acuáticos, resulta el 50 por ciento de la masa del planeta —explica Pallé—. (…) Es la primera prueba de que los planetas acuáticos existen, que son potencialmente habitables y que están compuestos por una estructura distinta a la que se pensaba”.

El descubrimiento de los waterworlds resultó un mérito del más importante telescopio del siglo XX y de las dos primeras décadas del XXI: el Hubble. Hace 10 años, este telescopio espacial analizó la atmósfera de un exoplaneta. En ese entonces, los astrofísicos consideraron que se trataba de un nuevo tipo de mundo nunca antes detectado: un mundo de agua. Esa vez, se pensó que el agua fluía por el planeta como si fuera un gran océano que abarcaba toda la superficie.

La reciente investigación, dirigida junto con Pallé por el estadounidense Rafael Luque, ha descartado esta hipótesis. “Aunque habían hecho descubrimientos sobre ello, ésta es la primera certeza que tenemos de que son tan comunes como los terrestres —señaló Luque—. (…) Los planetas acuáticos estaban en el olvido, pero las teorías de formación planetaria vigentes siempre predecían su existencia. No ha sido hasta esta investigación cuando se ha podido comprobar”.

¿Vida extraterrestre?

El entusiasmo de Luque añade otra cara esperanza del común de los afectos a la astronomía. “Aparte de los waterworlds, hemos comprobado que la mitad de esos mundos son de densidad terrestre. Ello nos da esperanza de encontrar planetas como la Tierra y que exista vida en esos planetas”. Dicha esperanza y la consideración de que existe vida en el espacio exterior resulta compartida por ambos científicos. Palle pertenece al Instituto de Astrofísica de las Canarias y Luque a la Universidad de Chicago. 

Aquella convicción fue acentuada por ciertas presunciones que alberga Palle. “Posiblemente existan zonas donde, debajo de la superficie, el agua esté en estado líquido —explicó—. A priori, son potencialmente habitables, pero tenemos que investigar sobre cómo es su superficie y en qué capas se distribuye el agua”. De igual modo, Luque defiende que una de las consecuencias de la investigación es analizar las posibilidades de habitabilidad de estos exoplanetas: “Creemos que el agua de los waterworlds no está en su superficie, sino que está debajo de la corteza y que podría reunir las condiciones para la vida —explicó Luque—. Por lo que una de las consecuencias de esta investigación es estudiar de forma teórica las condiciones de habitabilidad que hay en estos planetas”.

Las sorpresas no se limitaron a eso. La investigación comprobó también que estos nuevos mundos acuáticos migraron con el tiempo hacia las partes más cercanas de la estrella, “algo que se pensaba que no se podía, pero que nosotros hemos confirmado de forma indirecta”, señaló Palle.

Los exoplanetas de agua sólo se pueden formar tras la línea del hielo, es decir, la zona de un sistema planetario donde el agua ya no se evapora, al no estar demasiado cerca de su estrella. Al mismo tiempo, si está demasiado lejos, se congela. Por tanto, los waterworlds no pueden estar en cualquier sitio. Pero aquí también hay un nuevo hallazgo.

De la misma manera que la observación de la población de toda una ciudad puede revelar tendencias que son difíciles de ver a nivel individual, el estudio de una población de planetas ha ayudado a los científicos a identificar patrones hasta ahora desconocidos. “Debido a los errores en masa y radio de nuestras medidas, un planeta, de forma individual, puede a veces encajar en diferentes categorías (terrestre, waterworld, etc.). Es cuando observamos una población de planetas, como hacemos aquí, cuando se pueden resolver los patrones de composición distinta”, explica Luque.

Según los investigadores, los próximos pasos a dar son entender la estructura interna de los mundos acuáticos, es decir, dónde se almacena el agua, y si estos planetas pueden albergar una pequeña atmósfera de vapor de agua supercrítica detectable. “Sólo los planetas alrededor de estrellas M en la zona habitable son accesibles para la exploración atmosférica por el telescopio espacial James Webb (JWST) y los futuros telescopios extremadamente grandes en tierra”, señala Pallé.

“También es fundamental entender si nuestro hallazgo se aplica a las poblaciones de pequeños planetas alrededor de otros tipos de estrellas”, destaca Luque. “Las masas precisas de los planetas pequeños alrededor de estrellas más grandes son más difíciles de obtener, pero pronto podrían ser proporcionadas por espectrógrafos ultraestables de última generación”, subraya.

Para este trabajo han sido imprescindibles los nuevos descubrimientos de planetas alrededor de estrellas enanas M realizados por la misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, así como las determinaciones de masa realizadas por el espectrógrafo CARMENES, instalado en el telescopio de 3,5 m de Calar Alto, en Almería (España).