Ciencia.-Señales de atmósfera y océano de hielo o agua en un mundo a 48 años luz

Datos del telescopio espacial Webb -combinados con otros anteriores de sus homólogos Spitzer, Hubble y TESS- han revelado un prometedor mundo de hielo o agua similar a una supertierra.

Los hallazgos, dirigidos por la Universidad de Montreal, muestran que el exoplaneta de la zona habitable, LHS 1140 b, no es probablemente un mini-Neptuno, un pequeño gigante gaseoso (planetas grandes compuestos principalmente de gas) con una atmósfera espesa rica en hidrógeno. El planeta, ubicado a unos 48 años luz de distancia en la constelación de Cetus, surge como uno de los candidatos a exoplaneta de la zona habitable más prometedores que se conocen, ya que podría albergar una atmósfera e incluso un océano de agua líquida.

Un artículo sobre los hallagos ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en el servidor de preimpresión de arXiv.

«Esta es la primera vez que hemos visto un indicio de una atmósfera en un exoplaneta rocoso o rico en hielo de la zona habitable. Detectar atmósferas en mundos pequeños y rocosos es un objetivo importante para el JWST, pero estas señales son mucho más difíciles de ver que en el caso de las atmósferas de planetas gigantes», dijo en un comunicado Ryan MacDonald, miembro de la NASA Sagan en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Montreal, que fue clave en el análisis de la atmósfera de LHS 1140 b.

«LHS 1140 b es uno de los mejores exoplanetas pequeños en la zona habitable capaz de soportar una atmósfera espesa, y es posible que hayamos encontrado evidencia de aire en este mundo».

«RICITOS DE ORO»

LHS 1140 b, un exoplaneta que orbita una estrella enana roja de baja masa de aproximadamente una quinta parte del tamaño del Sol, ha cautivado a los científicos debido a que es uno de los exoplanetas más cercanos al sistema solar que se encuentra dentro de la zona habitable de su estrella. Los exoplanetas encontrados en esta «Zona Ricitos de Oro» tienen temperaturas que permitirían la existencia de agua en forma líquida, un elemento crucial para la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Una de las preguntas críticas sobre LHS 1140 b era si se trata de un exoplaneta tipo mini-Neptuno o una supertierra, un planeta rocoso o rico en agua más grande que la Tierra.

«De todos los exoplanetas templados conocidos actualmente, LHS 1140 b bien podría ser nuestra mejor apuesta para algún día confirmar indirectamente la existencia de agua líquida en la superficie de un mundo alienígena más allá de nuestro sistema solar», dijo Charles Cadieux, autor principal del artículo científico y estudiante de doctorado en la Universidad de Montreal. «Este sería un hito importante en la búsqueda de exoplanetas potencialmente habitables».

El análisis de las observaciones del equipo excluyó rotundamente el escenario mini-Neptuno, con evidencia que sugiere que el exoplaneta LHS 1140 b es una supertierra que incluso puede tener una atmósfera rica en nitrógeno como la de la Tierra. Sin embargo, el equipo advierte que serán necesarias observaciones adicionales con el JWST para confirmar la presencia de nitrógeno gaseoso.

Las estimaciones basadas en todos los datos acumulados revelan que LHS 1140 b es menos denso de lo esperado para un planeta rocoso con una composición similar a la de la Tierra, lo que sugiere que entre el 10 y el 20 % de su masa puede estar compuesta de agua. Este descubrimiento indica que LHS 1140 b es un candidato convincente a mundo acuático, probablemente parecido a un planeta con forma de bola de nieve o de hielo con un océano líquido potencial en el punto subestelar, o el área de la superficie del planeta que siempre estaría de cara a la estrella anfitriona del sistema debido a la rotación sincrónica del planeta (muy similar a la luna de la Tierra).

MacDonald realizó el análisis de recuperación atmosférica que sugiere que LHS 1140 b tiene una atmósfera rica en nitrógeno, potencialmente similar a la atmósfera de la Tierra, que es 78 % nitrógeno. Aunque todavía es un resultado provisional, la presencia de una atmósfera rica en nitrógeno sugeriría que el planeta ha conservado una atmósfera sustancial, creando condiciones que podrían sustentar agua líquida.

Este descubrimiento favorece el escenario de mundo acuático/bola de nieve como el más plausible. Los modelos actuales indican que si LHS 1140 b tiene una atmósfera similar a la de la Tierra, sería un planeta bola de nieve con un océano en forma de ojo de buey de unos 4.000 kilómetros de diámetro, equivalente a la mitad de la superficie del océano Atlántico. La temperatura de la superficie en el centro de este océano alienígena podría incluso ser de unos cómodos 20 grados Celsius.

La atmósfera potencial de LHS 1140 b y las condiciones favorables para el agua líquida lo convierten en un candidato excepcional para futuros estudios de habitabilidad. Este planeta ofrece una oportunidad única para estudiar un mundo que podría sustentar la vida, dada su posición en la zona habitable y la probabilidad de tener una atmósfera que pueda retener el calor y sustentar un clima estable.

«Este es nuestro primer vistazo tentador de una atmósfera en una súper Tierra en la zona habitable. En comparación con otros exoplanetas de la zona habitable conocidos, como los del sistema TRAPPIST-1, la estrella LHS 1140 parece ser más tranquila y menos activa, lo que hace que sea significativamente menos difícil desentrañar la atmósfera de LHS 1140 b de las señales estelares causadas por manchas estelares», dijo MacDonald.

«Nuestro reconocimiento inicial de LHS 1140 b con Webb ha revelado que este es quizás el mejor exoplaneta de la zona habitable conocido actualmente para la caracterización atmosférica. Si bien necesitamos más observaciones del Webb para confirmar la atmósfera rica en nitrógeno y buscar otros gases, este es un comienzo muy prometedor».