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14/12/2007 - DJ:

Gliese 581: un planeta podría ser habitable

En abril, un equipo europeo de astrónomos anunció en Astronomy & Astrophysics el descubrimiento de dos posibles planetas habitables similares a la Tierra. Esa publicación está ahora publicando dos estudios independientes de ese sistema que confirman que uno de los planetas podría, de hecho, estar localizado dentro de la zona habitable alrededor de la estrella Gliese 581.
Ilustracion del sistema Gliese 581

Más de 10 años después del descubrimiento del primer exoplaneta, los astrónomos han hallado más de 250 planetas orbitando otras estrellas. Hasta hace algunos años, la mayoría de los exoplanetas descubiertos eran del tamaño de Júpiter, probablemente gaseosos. Recientemente, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de varios planetas que son potencialmente más pequeños, con una masa inferior a 10 masas terrestres, a los que se denomina Super-Tierras [1].

En abril, un equipo de astrónomos anunció en Astronomy & Astrophysics el hallazgo de dos planetas orbitando la estrella tipo M Gliese 581 (una enana roja), con masas de al menos 5 y 8 masas terrestres. Dada su distancia a la estrella madre, estos nuevos planetas (ahora conocidos como Gliese 581 c y Gliese 581 d) fueron los primeros posibles candidatos a planetas habitables.

A diferencia de los planetas gigantes tipo Júpiter que son generalmente gaseosos, los planetas terrestres pueden ser diversos : algunos serán secos y sin aire, mientras otros tendrán agua y gases como en nuestro planeta. Sólo la próxima generación de telescopios nos permitirá cómo están formados estos nuevos mundos y sus atmósferas y buscar posibles indicios de vida en ellos. Sin embargo, investigaciones teóricas son posibles hoy y pueden ser de gran ayuda en identificar objetivos para futuras observaciones.

En este marco, Astronomy & Astrophysics publica ahora dos trabajos teóricos del sistema planetario de Gliese 581. Dos equipos internacionales, uno liderado por Franck Selsis y otro por Werner von Bloh investigaron la posible habitabilidad de dos super-Tierras desde dos puntos de vista diferentes. Para esto, estimaron la frontera de la zona habitable alrededor de Gliese 581, esto es, cuán cerca y cuán lejos de la estrella puede existir agua líquida en la superficie de un planeta.

F. Selsis y sus colegas computaron las propiedades de una atmósfera planetaria a varias distancias de la estrella. Si el planeta está muy cerca de la estrella, la reserva de agua se vaporiza, por lo que la forma de vida como en la Tierra no puede existir. El límite exterior corresponde a la distancia donde el dióxido de carbono se vuelve incapaz de producir el poderoso efecto invernadero requerido para calentar la superficie de un planeta sobre el punto de congelación del agua. La mayor incertidumbre para esta precisa localización de la zona habitable vienen de nubes que no pueden ser modeladas en detalle. Estas limitaciones también ocurren cuando se mira el caso de nuestro Sol: estudios climáticos indican que el límite interior está localizado entre 0.7 y 0.9 Unidades Astronómicas (UA) y el límite exterior entre 1.7 y 2.4 UA. La figura 1 ilustra la zona habitable del Sol, comparada con el caso de Gliese 581 tal como fue computada por ambos equipos de Selsis y von Bloh.

W. von Bloh y sus colegas estudiaron una estrecha región de la zona habitable donde la fotosíntesis como en la Tierra es posible. Esta producción de biomasa fotosintética depende de la concentración atmosférica de CO2, así como de la presencia de agua líquida en el planeta. Usando un modelo de evolución termal para las super-Tierras, computaron las fuentes de CO2 atmosférico (liberado a través de volcanes) y su descenso (la consumisión de CO2 por procesos climáticos). El principal aspecto de su modelo es el persistente balance (que existe en la Tierra) entre el descenso de CO2 en el sistema atmósfera-océano y su liberación a través de placas tectónicas. En este modelo, la habilidad de sostener una biosfera fotosintética depende de la edad del planeta, porque un planeta muy viejo no sería ya activo, esto es, no liberaría suficiente dióxido de carbono. En este caso, el planeta no sería ya habitable. Para computar los límites de la zona habitable como se ve en la figura 1, von Bloh asumió un nivel de CO2 de 10 bars.

La figura 1 ilustra los límites de la zona habitable como fue computada por ambos modelos y, en comparación, los límites de la zona habitable del Sol. Ambos equipos hallaron que, mientras Gliese 581 c está demasiado cerca de la estrella como para ser habitable, el planeta Gliese 581 d sí podría serlo. Sin embargo, las condiciones ambientales en ese planeta podrían ser muy severas como para permitir la aparición de vida compleja. Con el planeta ocurre algo similar a nuestro sistema Tierra-Luna: un lado del planeta está permanentemente oscuro. Así, poderosos vientos podrían ser causados por la diferencia de temperatura entre los lados de día y de noche del planeta. Dado que el planeta está localizado en la frontera exterior de la zona habitable, las formas de vida deberían crecer con una reducida irradiación estelar y un clima muy peculiar.

La figura también ilustra que las distancias de ambos planetas a su estrella central tiene fuertes variaciones debidas a la excentricidad de sus órbitas. Además, al estar cerca a la estrella, sus períodos orbitales son cortos: 12.9 días para el planeta c y 83.6 día para el planeta d. La figura muestra que el planeta d podría dejar y luego re-ingresar a la zona habitable durante su viaje. Sin embargo, incluso bajo estas extrañas condiciones, podría igualmente ser habitable si su atmósfera fuera suficientemente densa. En cualquier caso, las condiciones en ese planeta deberían ser muy diferentes de lo que encontramos en la Tierra.

Finalmente, la posibilidad de habitabilidad de uno de estos planetas es particularmente interesante por su estrella central, que es una enana roja, de tipo M. Cerca del 75% de las estrellas en la galaxia son de este tipo. Son de larga vida (potencialmente decenas de miles de millones de años), estables y queman hidrógeno. Las estrellas M han sido largamente consideradas como pobres candidatas en hospedar planetas habitables: primero porque los planetas localizados en la zona habitable de estrellas M están bloqueados por la fuerzas de marea (Gradiente gravitatorio), con un lado permanentemente oscuro, donde la atmósfera probablemente se condense irreversiblemente. Segundo, las estrellas M tienen una intensa actividad magnética asociada con violentas ráfagas y flujos ultravioletas, durante sus tempranas eras donde podrían erosionar sus atmósferas planetarias. Estudios teóricos han mostrado recientemente que el medioambiente de estrellas M podrían no impedir que estos planetas hospeden vida. Las estrellas M se han vuelto muy interesantes para los astrónomos porque los planetas habitables que las orbiten son más fáciles de detectar vía la velocidad radial y técnicas de tránsito que los planetas habitables alrededor de estrellas como nuestro Sol.

Ambos estudios confirman definitivamente que Gliese 581 c y Gliese 581 d serán objetivos primordiales para futuras misiones como Darwin/Terrestrial Planet Finder (TPF) dedicadas a la búsqueda de vida en planetas como el nuestro. Esas observaciones espaciales podrían determinar las propiedades de sus atmósferas.

Un tercer paper del sistema Gliese 581 ha sido aceptado recientemente para su publicación por Astronomy & Astrophysics.
En ese paper, H. Beust y su equipo estudiaron la estabilidad dinámica del sistema. Esos estudios son muy interesantes en este marco de potencial habitabilidad de estos planetas porque la larga evolución de las órbitas planetarias podría regular el clima de estos planetas. Perturbaciones gravitacionales mutuas entre diferentes planetas están presentes en cualquier sistema planetario con más de un planeta. En nuestro sistema solar, bajo la influencia de otros planetas, la órbita de la Tierra evoluciona de la puramente circular a una un poco excéntrica. Esto es suficiente como para iniciar la alternancia de las eras cálidas y glaciares. Cambios más drásticos podrían prevenir el desarrollo de la vida. Beust y sus colegas computaron las órbitas del sistema Gliese 581 a lo largo de 100 millones de años y encontraron que el sistema aparece dinámicamente estable, mostrando periódicos cambios orbitales comparables con los de la Tierra. El clima en los planetas se espera sean estables, por lo que al menos,no previene el desarrollo de la vida, aunque no prueba que ocurra tampoco.

Los papers que reportan estos estudios son:
The habitability of super-Earths in Gliese 581, by W. von Bloh, C. Bounama, M. Cuntz, and S. Franck.
Astronomy & Astrophysics, 2007, vol. 476, p. 1365.

Habitable planets around the star Gliese 581?, by F. Selsis, J.F. Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, and X. Delfosse.
Astronomy & Astrophysics, 2007, vol. 476, p. 1373.

Dynamical evolution of the Gliese 581 planetary system, by H. Beust, X. Bonfils, X. Delfosse, and S. Udry.
A ser publicado en Astronomy & Astrophysics, 2008.


Links relacionadosFuentes y links relacionados


  • Nota en Astronomy & Astrophysics

  • Nota en Physorg



  • Sobre las imágenes


    Figura 1. Ilustración de la zona habitable (ZH) obtenida por dos equipos. La parte superior muestra la ZH del Sol (a su edad actual). La curva roja muestra sólo el límite más extremo de la ZH. El actual límite exterior está localizado entre 1.7 y 2.4 UA. El límite verde muestra los límites de la zona fotosintética computada por von Bloh et al. La parte del medio de la figura muestra los límites de la ZH de Gliese 581 computada con los modelos atmosféricos de Selsis et al.
    La parte inferior ilustra los límites de la zona fotosintética computada con los modelos geofísicos de von Bloh et al. Los límites son mostrados para varias posibles edades (5, 7 y 9 Gyr) del sistema Gliese 581. Según la última estimación, Gliese 581 sería de 7 Gyr. (1 Gyr = 109 años o mil millones de años) Las líneas púrpuras alrededor de los planetas c y d ilustran la distancia variable a la estrella causada por la excentricidad de sus órbitas.

    Copyright Astronomy & Astrophysics.


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    1 Comentarios:

    Carlos dijo... [Responder]

    Hola Gerardo.

    Muy buen artículo. El sistema Gliese 581 es muy interesante, quizás no tanto por los planetas en sí (el estar anclados gravitatoriamente a su estrella su clima podría ser muy extremo, lo que no ayudaría mucho al desarrollo de vida), sino por posibles satélites de los mismos. En el caso de Gliese 581d, estos hipotéticos satélites estarían dentro de la zona habitable, y no se hallarían expuestos a las dosis de radiación que sufren los satélites de gigantes gaseosos. Escribí algo al respecto, pero sólo sobre la base de una versión preliminar del trabajo de von Bloh et al., que no estaba publicado aún. Intentaré mirar las otras referencias que comentas, que parecen bien interesantes.

    Saludos,
    Carlos

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