viernes, 5 de mayo de 2017

Hidrógeno y zona habitable

El hidrógeno emanado de la actividad volcánica en planetas rocosos podría ampliar la zona habitable hacia su exterior.

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Todos sabemos ya en qué consiste la zona habitable de una estrella. Básicamente consiste en una región de espacio en forma de anillo alrededor de la estrella en la que si hay planetas estos podrían tener agua líquida sobre su superficie.
La zona habitable es en la que la vida tal y como la conocemos puede existir, pues el agua es esencial para la vida.
Si el planeta está más cerca de la estrella entonces la temperatura es demasiado alta, el agua hierve, se genera un efecto invernadero descontrolado y el agua se disocia y se pierde en el espacio. Si está más lejos entonces el agua estará congelada en forma de hielo.
Pero resulta que la capacidad de un planeta para mantener el agua líquida sobre su superficie depende principalmente del contenido de gases de efecto invernadero que tenga su atmósfera. Si tiene gran cantidad de estos gases, entre los que entra el vapor de agua, entonces puede estar más lejos de su estrella sin llegar a congelarse.
Ahora Ramses Ramirez y Lisa Kaltenegger (ambos de Cornell University) proponen que el hidrógeno podría jugar este papel de gas de efecto invernadero y ampliar la zona habitable hacia el exterior en un 30 o 60 por ciento. Esto aumentaría las posibilidades de vida en el Cosmos.
Uno puede plantearse la pregunta de por qué no se les había ocurrido antes esta idea y la respuesta es que el hidrógeno de la nebulosa primordial puede ser retenido por planetas de tipo gigante como Júpiter, pero no en planetas de tipo rocoso como la Tierra, simplemente porque su campo gravitatorio no es lo suficientemente intenso y este gas escapa al espacio. Estudios recientes sugieren que una supertierra se quedaría sin una atmósfera densa de hidrógeno en sólo nos pocos millones de años
Ramirez propone precisamente que el hidrógeno perdido sería reemplazado de forma continua por hidrógeno despedido por los volcanes. Al hidrógeno se le sumaría el dióxido de carbono, el agua y otros gases de efecto invernadero.
Lo que ocurre es que los volcanes terrestres, por ejemplo, no emiten hidrógeno ahora, pero eso no significa que no lo emitieran en el pasado. Según modelos recientes, el hidrógeno habría sido un componente importante en las emisiones de los volcanes durante los comienzos del Sistema Solar. Así que hace miles de millones de años los volcanes terrestres podrían haber emitido hidrógeno si en el manto terrestre todavía quedaba atrapado este gas.
En planetas jóvenes que orbiten otras estrellas podría ocurrir algo así. Quizás la presencia de este gas y de bioindicadores (si ha aparecido vida) pueda revelarse en exoplanetas cuando contemos con la suficiente tecnología. Además, según Ramirez, la presencia de hidrógeno facilita la tarea de tomar estos espectros.
La posible detección de bioindicadores, como la presencia simultánea de metano y ozono, podría ser detectada, en principio, por el James Webb (que se lanzara al año que viene) y por el Telescopio Europeo Extragrande que se espera se termine para 2024.
En nuestro caso la zona habitable se extiende has 1,67 unidades astronómicas (UA), justo más allá de Marte. Pero Marte al ser un planeta muy pequeño retiene poca atmósfera y el efecto invernadero no es suficiente como para elevar su temperatura por encima del punto de congelación.
Pero si hubiera un hipotético planeta rocoso lo suficientemente grande con algo de hidrógeno en su atmósfera expelido por volcanes, entonces este planeta podría estar a 2,4 UA y sería lo suficientemente templado como para tener agua líquida.
Una atmósfera de unos 40 bares de hidrógeno sería incluso capaz de ampliar la zona habitable hasta las 10 UA, aunque este caso es muy improbable por la cantidad de hidrógeno necesaria.
Esta idea aumentaría el número de posibles planetas habitables por estrella, lo que aumenta las posibilidades de vida en el Universo.
Estos investigadores sugieren que el sistema Trappist-1, para que el que se cree que puede tener 3 o 4 planetas habitables, podría aumentar el número de sus mundos en los que podría haber vida si hay volcanes que emitan hidrógeno.
Quizás lo más interesante de la propuesta es que resolvería la paradoja del Sol débil en el caso de la Tierra. Hace miles de millones de años el Sol era un 30% más débil que en la actualidad, por lo que la Tierra estaría congelada en esa época. Pero las pruebas geológicas y biológicas indican que había agua líquida en ese tiempo. Esta contradicción se resuelve con una mayor cantidad de gases de efecto invernadero, al que podríamos añadir el hidrógeno que, supuestamente, estarían emitiendo los volcanes de la época.
El problema de esta hipótesis del hidrógeno es que nadie está seguro de si en los mantos de los planetas terrestres de nuestro Sistema Solar hubo inicialmente un alto contenido de hidrógeno, ni que algo así pase en otros exoplanetas y en qué medida. Además, si tomamos a la Tierra como un ejemplo, este hidrógeno también termina agotándose, por lo que la ampliación de la zona habitable es sólo temporal, aunque se pueda compensar en la región externa de la zona de habitabilidad con un aumento de brillo de la estrella debido a su propia evolución.
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