K2-18 b: El planeta oceánico que podría ser habitable

La mezcla de gases en el exoplaneta K2-18 b sugiere que puede tener un océano global bajo una atmósfera rica en hidrógeno, y los astrónomos incluso detectaron una tentadora, aunque no confirmada, señal de vida.

Por Joe Pappalardo
Publicado 18 sept 2023, 11:38 GMT-3
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Una ilustración muestra cómo podría verse el exoplaneta K2-18 b según datos científicos. Nuevas observaciones han revelado la presencia de moléculas que contienen carbono, incluidos metano y dióxido de carbono. La abundancia de estos gases y la escasez de amoníaco apoyan la hipótesis de que puede haber un océano de agua debajo de la atmósfera de K2-18 b.

Ilustrado por NASA CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Science: N. Madhusudhan (Cambridge University)

Observaciones recientes realizadas por el telescopio espacial James Webb han revelado nuevos detalles de la atmósfera de un planeta lejano llamado K2-18 b. Un análisis realizado por un equipo europeo de investigadores descubrió una abundancia de metano y dióxido de carbono con muy poco amoníaco, una combinación que sugiere que el mundo podría ser un tipo de planeta oceánico, anteriormente solo teorizado.

K2-18b se encuentra a la distancia correcta de su estrella para que se considere posible la vida, y el nuevo estudio sugiere que otro compuesto, el sulfuro de dimetilo (DMS), producido por la vida en la Tierra, también podría estar en la atmósfera de este mundo acuático. Las observaciones de seguimiento intentarán determinar si el compuesto está realmente allí, y si está presente, se necesitaría trabajo adicional para descartar posibles fuentes no vivas del gas.

Incluso sin vida, K2-18b está ayudando a revelar toda una nueva clase de mundos más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno. Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo en el que se anuncian los resultados, había teorizado anteriormente que estos planetas podrían albergar océanos líquidos bajo sus atmósferas.

Recuerda haber visto los datos que mostraban la presencia de hidrógeno y, lo que es aún más revelador, de metano y la ausencia de amoníaco. La investigación sugiere que un planeta grande como K2-18 b solo podría tener esa proporción de gases si la atmósfera estuviera interactuando con el agua que hay debajo.

"Llevábamos una década buscando metano en estas atmósferas de baja temperatura, y aquí lo encontramos en el primer tránsito. Fue un momento eureka", describe el experto.

En 2021 Madhusudhan acuñó la palabra para estos planetas húmedos: Mundos híceos. Suena romántico, pero acaba de combinar hidrógeno y océano en un portmanteau. Además de ser un tipo intrigante de planeta que no tenemos en el sistema solar, estos mundos son pragmáticos de estudiar: Son más grandes que los mundos rocosos, lo que facilita que un telescopio espacial pueda medirlos con sensores remotos.

El telescopio Webb escaneó el planeta durante un par de tránsitos de 2.5 horas frente a su estrella anfitriona en enero y abril. Los instrumentos de a bordo escrutaron la luz estelar que atraviesa la atmósfera del planeta, proporcionando a los astrónomos pistas espectrales que pueden utilizarse para identificar los gases presentes.

Webb, con un coste en el momento de su lanzamiento de 10 000 millones de dólares, está demostrando a los investigadores su valía como herramienta para examinar planetas lejanos. Madhusudhan afirma que una observación de tránsito de cinco horas con Webb proporciona más datos que ocho observaciones combinadas con el telescopio espacial Hubble, que tardarían años en realizarse. "Es revolucionario", afirma.

Dónde buscar vida

Hay dos grandes corrientes de pensamiento entre los que buscan vida extraterrestre en exoplanetas: los que esperan encontrarla en un mundo rocoso, como la Tierra, y los que quieren buscar en mundos dominados por océanos.

El nuevo estudio proporciona nuevas y tentadoras pistas sobre posibles mundos oceánicos, y Webb también ha vuelto su mirada hacia objetivos rocosos. A principios de este año, el telescopio observó los planetas cercanos TRAPPIST-1 b y TRAPPIST-1 c, del tamaño de la Tierra, revelando que probablemente son rocas desnudas sin atmósferas protectoras de CO2, lo que hace improbable la vida. 

Los hallazgos sugieren que planetas rocosos como éstos, que orbitan alrededor de un tipo de estrella enana fría conocida por emitir llamaradas, podrían no ser entornos adecuados para los organismos vivos.

"Es extraordinario que podamos medir esto", señaló en un comunicado Laura Kreidberg, del Instituto Max Planck de Astronomía, una de las científicas que estudió el sistema TRAPPIST-1. "Desde hace décadas existen dudas sobre si los planetas rocosos pueden mantener atmósferas. La capacidad de Webb realmente nos lleva a un régimen en el que podemos empezar a comparar los sistemas de exoplanetas con nuestro sistema solar de una manera que nunca antes habíamos hecho."

Aunque el nuevo estudio refuerza los argumentos a favor de la existencia de mundos Hycean, sigue habiendo explicaciones alternativas. Los mismos datos de Webb pueden producir resultados ligeramente diferentes dependiendo de cómo se realiza el análisis, lo que los científicos a veces se refieren como la "tubería de análisis de datos."

"La gente ya ha demostrado que las abundancias recuperadas del JWST pueden depender mucho de la tubería", indica Sarah Hörst, científica planetaria de la Universidad John Hopkins especializada en química atmosférica y que no ha participado en el nuevo estudio. "Los cálculos necesarios para hacer tal afirmación son muy sensibles a la cantidad de diversas moléculas en la atmósfera".

Madhusudhan está de acuerdo en que hay que seguir trabajando para confirmar los resultados y dice que un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA tiene tiempo reservado para escanear el planeta con el JWST a finales de este año para recopilar más datos. "Este es el comienzo de un largo camino. Pero uno apasionante", destaca.

(Lee más: Este es el nuevo satélite que buscará tierras "alienígenas")

¿Extraterrestres de planetas oceánicos? 

Los planetas ricos en agua como K2-18 b son buenos candidatos en la búsqueda de vida extraterrestre (después de todo, es el medio que permitió a la Tierra florecer). Pero ni siquiera un planeta con un océano líquido y una atmósfera rica en carbono tiene garantizado albergar organismos: tiene que tener el tamaño, la temperatura y la distancia a su sol adecuados, en lo que los científicos llaman "la zona habitable".

K2-18 b orbita alrededor de una estrella enana fría de la constelación de Leo, un lugar del espacio que cumple todos los criterios de la zona habitable. Pero el gran tamaño del planeta (-8.6 veces la masa de la Tierra) puede ser un obstáculo para la vida. Su interior helado podría estar envuelto por un océano y una atmósfera delgados, por lo que el agua líquida podría estar hirviendo hacia el espacio, frustrando posiblemente las ambiciones de cualquier aspirante a forma de vida.

Pero hay otra pista en los datos del Webb: la posible presencia de la molécula dimetil sulfuro. El DMS se encuentra en la atmósfera terrestre, producido por enjambres de fitoplancton en los océanos. También es el compuesto que hace que una cerveza alemana huela tan fuerte.

Por muy emocionante que sea la posibilidad de que esta molécula se encuentre en otro planeta, queda mucho camino por recorrer antes de que los científicos lo sepan con certeza. "En realidad, no parece que haya pruebas convincentes del DMS en sus datos", afirma Hörst.

El equipo de Madhusudhan, formado por seis personas, tiene tiempo reservado a principios del año que viene para utilizar el Mid-InfraRed Instrument (MIRI) de Webb, un espectrógrafo optimizado para detectar DMS, con el fin de confirmar o refutar su presencia. "Pregúntame el año que viene por estas fechas", dice sobre el calendario previsto para los resultados de MIRI.

En la Tierra, no se conoce ningún proceso que cree moléculas de DMS salvo la vida oceánica. Sin embargo, en un mundo como K2-18 b las condiciones podrían ser adecuadas para fuentes abióticas no vivas. "Nuestra comprensión de la química del azufre está muy centrada en la Tierra y Venus, que son atmósferas muy diferentes de una atmósfera dominada por el hidrógeno [como la de K2-18]", sostiene Hörst. "Necesitamos muchos más cálculos teóricos y mediciones de laboratorio para comprender cuáles son las diferentes vías posibles para crear y destruir el DMS en una atmósfera".

Si se detecta DMS en K2-18 b, "es el momento de que los teóricos se impliquen de verdad", asegura Madhusudhan. Su trabajo consistirá en realizar innumerables simulaciones de la química del planeta durante su vida útil, tratando de detectar cualquier posible vía que pudiera crear las firmas que JWST encontró sin la presencia de vida. "No tenemos que demostrar que es un biomarcador, porque lo es en la Tierra", afirma Madhusudhan. Solo cuando no se encuentre ninguna otra explicación se podrá defender la existencia de un océano vivo en el planeta.

La prueba de la vida alienígena suele representarse con el descubrimiento de un fósil marciano, la recepción de una transmisión interestelar o incluso una visita extraterrestre verificada al jardín de la Casa Blanca. Pero el momento real en que la humanidad descubra que no estamos solos puede ser experimentado por un solitario analista de datos, sentado frente a la pantalla de un ordenador que ejecuta complejos modelos de química orgánica.

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