La supertierra K2-18b podría tener las condiciones adecuadas para la vida


Un equipo de astrónomos del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, descubrió que K2-18b, un planeta de casi nueve masas terrestres en órbita alrededor de la enana roja K2-18, es potencialmente habitable.

K2-18 es una estrella de tipo M ubicada a unos 111 años luz de distancia en la constelación de Leo. La estrella, también conocida como EPIC 201912552, alberga dos planetas masivos: K2-18b y c.

El planeta K2-18b, descubierto en 2015, tiene un radio de 2.6 veces el de la Tierra y es aproximadamente 8.6 veces más masivo.

El planeta orbita a su estrella madre cada 33 días a una distancia de aproximadamente 0.15 UA y tiene un índice de similitud con la Tierra de 0.73.

El índice de similitud con la Tierra, es una medida que indica la similitud de un objeto planetario con la Tierra.​ Su rango está comprendido entre los valores 0 y 1, siendo 1 el valor referencia de la Tierra.

En 2019, dos equipos diferentes informaron la detección de vapor de agua en la atmósfera rica en hidrógeno de K2-18b. Sin embargo, la extensión de la atmósfera y las condiciones del interior debajo de esa atmósfera, seguían siendo desconocidas.

"Se ha detectado vapor de agua en las atmósferas de una serie de exoplanetas, pero, incluso si el planeta se encuentra en la zona habitable, eso no necesariamente significa que haya condiciones habitables en la superficie", dijo el Dr. Nikku Madhusudhan, autor principal de el estudio.

"Para establecer las perspectivas de habitabilidad, es importante obtener una comprensión unificada de las condiciones interiores y atmosféricas en el planeta, en particular, si el agua líquida puede existir debajo de la atmósfera".

Dado el gran tamaño de K2-18b, se ha sugerido que sería más como una versión más pequeña de Neptuno que una versión más grande de la Tierra.

Se espera que un "mini-Neptuno" tenga una gran "envoltura" de hidrógeno rodeada por una capa de agua a alta presión, con un núcleo interno de roca y hierro.

Si la envoltura de hidrógeno es demasiado gruesa, la temperatura y la presión en la superficie de la capa de agua debajo serían demasiado grandes para soportar la vida.

El estudio
Ahora, el Dr. Madhusudhan y sus colegas han demostrado que a pesar del tamaño de K2-18b, su envoltura de hidrógeno no es necesariamente demasiado gruesa y la capa de agua podría tener las condiciones adecuadas para soportar la vida.

Los astrónomos utilizaron las observaciones existentes de la atmósfera del exoplaneta, así como la masa y el radio, para determinar la composición y estructura de la atmósfera y el interior, utilizando modelos numéricos detallados y métodos estadísticos para explicar los datos.

Confirmaron que la atmósfera es rica en hidrógeno con una cantidad significativa de vapor de agua.

También descubrieron que los niveles de otras sustancias químicas como el metano y el amoníaco eran más bajos de lo esperado para dicha atmósfera.

Queda por ver si estos niveles pueden atribuirse a procesos biológicos.

Luego, los investigadores utilizaron las propiedades atmosféricas como condiciones límite para los modelos del interior planetario.

Exploraron una amplia gama de modelos que podrían explicar las propiedades atmosféricas, así como la masa y el radio del planeta.

Esto les permitió obtener todo rango de condiciones posibles en el interior del planeta, incluida la extensión de la envoltura de hidrógeno, y las temperaturas y presiones en la capa de agua.

"Queríamos saber el grosor de la envoltura de hidrógeno, qué tan profundo es el hidrógeno", dijo Matthew Nixon, coautor del estudio.

"Si bien esta es una pregunta con múltiples soluciones, hemos demostrado que no se necesita mucho hidrógeno para explicar todas las observaciones juntas".

Los científicos descubrieron que la extensión máxima de la envoltura de hidrógeno permitida por los datos, es de alrededor del 6% de la masa del planeta, aunque la mayoría de las soluciones requieren mucho menos.

La cantidad mínima de hidrógeno es aproximadamente una millonésima en masa, similar a la fracción de masa de la atmósfera de la Tierra.

En particular, una serie de escenarios permiten un mundo oceánico, con agua líquida debajo de la atmósfera a presiones y temperaturas similares a las que se encuentran en los océanos de la Tierra.

Referencia del documento científico:
Nikku Madhusudhan et al. 2020. El interior y la atmósfera del exoplaneta K2-18b en una zona habitable. Astrophysical Journal Letters, en prensa; doi: 10.3847 / 2041-8213 / ab7229

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