Exoplanetas

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Gliese 581 y sus cuatro planetas interiores. Imagen: NASA

Cuando contemplamos el cielo en una noche despejada y oscura, sin luna, en un lugar poco afectado por la contaminación luminosa, podemos observar miles de estrellas. Son minúsculos puntos luminosos que parpadean vigilantes. Esas lejanas estrellas, como nuestro Sol, son una masa incandescente en la que se producen reacciones nucleares de fusión. Incluso si utilizamos unos prismáticos o un telescopio, el paisaje celeste seguirá estando dominado por las estrellas. Los cuerpos celestes, como la Tierra, que giran en torno a esas luminarias, permanecen ocultos, el resplandor de las estrellas ciega nuestros ojos y no podemos verlos.

Muchas estrellas poseen sus propios planetas, al igual que el Sol, que orbitan en torno a las mismas. Pero, nuestros ojos no pueden ver los planetas de las estrellas lejanas. Cuando, algún día, dispongamos de naves con las que nos resulte menos difícil viajar por el espacio, cabe la posibilidad de que nos desplacemos a otros planetas, pero no podremos acercarnos a las estrellas, así que nuestros futuros destinos han sido hasta hace muy poco tiempo unos desconocidos. Además, si existen otros seres vivos en el Universo, tienen que habitar en alguno de esos planetas que por las noches no vemos.

Los astros que giran en torno a estrellas distintas del Sol se conocen con el nombre de “exoplanetas”. La observación de los “exoplanetas” no puede hacerse directamente con un potente telescopio ya que desde la Tierra se ven muy próximos a la estrella y el resplandor los oculta. Para detectarlos los astrónomos estudian los efectos que dichos planetas producen en la apariencia de la estrella y normalmente se emplean cuatro métodos. El planeta puede alterar, con su campo gravitatorio, el movimiento de la estrella. Estudiando los desplazamientos del centro de gravedad de una estrella puede inferirse la presencia de un planeta. El segundo método consiste en ver si la radiación de la estrella, se desplaza hacia el azul y luego hacia el rojo, de forma periódica. El planeta, al describir su órbita, “tira” de la estrella acercándola o alejándola de nuestro punto de observación con lo que el espectro de la radiación se desplaza hacia el azul primero y hacia el rojo después, por el efecto Doppler. Este método se conoce como el de “cambios inducidos por la velocidad radial”. El tercer método se llama de “tránsito”, ya que consiste en detectar las alteraciones en el brillo de la estrella cuando el planeta se interpone en su disco y el observador. El cuarto método se basa en el efecto de curvatura de la luz de la estrella que produce el campo gravitatorio del planeta. Cuando pasa por delante del disco, este fenómeno actúa al igual que una lente por lo que aumenta la intensidad de la radiación que nos llega de la estrella.

Los primeros exoplanetas se descubrieron en la década de los 90 del siglo pasado. El grupo suizo de Michel Mayor y Didier Queloz anunciaron, el 6 de octubre de 1995, la existencia de un planeta de la estrella 51 Pegasi, al que llamaron 51 Pegasi b. Poco después, un equipo de la Universidad de California, dirigido por Geoffrey Marcy, descubrió la existencia de dos exoplanetas más. Hoy, la NASA tiene catalogados 881 exoplanetas.

Desde hace algunos años a esta parte las organizaciones espaciales de diversos países han puesto en marcha proyectos para identificar exoplanetas y estudiar sus propiedades. Uno de los mayores atractivos de estos proyectos es la posibilidad de localizar vida en el espacio, por lo que los estudiosos están interesados en encontrar planetas con características similares a las de la Tierra.

En nuestra galaxia es posible que haya unos 300 000 millones de estrellas y cada estrella puede tener varios planetas. Visto así parecería razonable pensar que en muchos de esos planetas exista vida. Sin embargo, la Tierra es un planeta muy singular y cuando los buscadores de “exoplanetas” tratan de encontrar cuerpos celestes en los que concurran circunstancias similares a las que se dan en nuestro planeta, la tarea se vuelve muy difícil a pesar de la gran cantidad de estrellas que pueblan el Universo.

Para que la vida pueda desarrollarse en un planeta que orbita en torno a una estrella es necesario que la estrella y el planeta cumplan una serie de condiciones. En cuanto a la estrella podemos asegurar que conviene que esté ubicada en la periferia de la galaxia, que su masa sea parecida a la del Sol y que no se trate de una estrella doble. Con respecto al planeta, resulta necesario que su órbita se aproxime a un círculo, que la distancia del planeta a la estrella esté dentro de lo que se denomina “zona habitable”, que su masa sea suficiente como para retener la atmósfera, que gire sobre sí mismo con una velocidad de rotación elevada, que su eje de giro no forme un ángulo excesivo con la perpendicular al plano en el que orbita, y si tiene un satélite grande, mejor.

La estrella idónea para alojar un planeta con vida no puede estar ubicada en cualquier lugar de la galaxia. Nuestra galaxia tiene la forma de una lenteja y la mayoría de las estrellas están en el centro de la lenteja; solamente un diez por ciento de las estrellas se encuentran en los bordes. En el centro de la galaxia hay una gran actividad, las estrellas se forman a partir de concentraciones de polvo, si su masa es grande arden muy rápidamente y las reacciones nucleares pueden originar una gran explosión: una supernova que barre un espacio de decenas de años luz con radiaciones que abrasan literalmente a cualquier planeta que se encuentre a esas distancias. Debido a las supernovas los planetas de estrellas situadas en el centro de la galaxia se ven sometidos a baños radioactivos con una frecuencia muy superior a los que orbitan en torno a estrellas situadas en el borde de la galaxia. Como la vida puede necesitar miles de millones de años en desarrollarse, es muy improbable que los planetas de estrellas que estén en el centro de la galaxia dispongan de ese espacio temporal sin sufrir una cauterización completa.

No solamente es necesario que la estrella esté situada en la periferia de la galaxia sino que también debe tener un tamaño adecuado; si es muy grande se consumirá rápidamente y dará origen a una supernova, si es pequeña se convertirá en una “enana blanca”.

En cuanto al planeta, para que la vida pueda existir, debe describir una órbita casi circular que permita que sus condiciones térmicas no sufran variaciones extremas. La órbita debe estar situada a una distancia adecuada, dentro de la “zona habitable” de la estrella, para que la temperatura no sea excesivamente fría ni demasiado cálida permita que exista agua en estado líquido; además, la masa del planeta tiene que ser la suficiente como para retener los gases de la atmósfera que lo envuelve ya que esta es necesaria para la vida.

Aún quedan tres cuestiones importantes que conviene que cumpla el planeta para preservar la vida durante un tiempo prolongado: una velocidad de rotación elevada, que el eje de giro forme un ángulo relativamente pequeño con respecto a la perpendicular del plano de la órbita y la existencia de un satélite grande, como la Luna. Cuando se creó la Tierra, la velocidad de rotación del planeta era mucho más lenta que en la actualidad y parece que una colisión con otro planeta grande, de una masa del orden de la mitad de la de la Tierra, aportó una gran cantidad de energía que aceleró la rotación. Parte de la masa de ese planeta la absorbió la propia Tierra y parte rebotó, pero quedó atrapada por la gravitación terrestre, dando origen a la Luna. La velocidad con que rota la Tierra es elevada, en comparación con la de otros planetas, y es producto de una colisión fortuita durante el proceso de formación del Sistema Solar. Con una velocidad de rotación más lenta y días de 100 horas, la temperatura diurna podría alcanzar en la superficie terrestre más de 100 grados Celsius y la nocturna -50. En esas condiciones la vida sería imposible. La inclinación del eje de giro de la Tierra, con respecto a la perpendicular del plano orbital, que es de 23,5 grados, da origen a las estaciones ya que el sol incide sobre un punto de la superficie terrestre con un ángulo variable, a lo largo del año. Si la inclinación del eje de la Tierra fuera mayor de 30 grados los cambios climáticos en las regiones serían demasiado severos y el gradiente de temperatura, entre distintas zonas, daría origen a meteoros difícilmente compatibles con la vida. Por último, la Luna tiene también efectos estabilizadores en la Tierra: las mareas que induce en el núcleo metálico de nuestro planeta refuerzan el campo magnético y su campo gravitatorio estabiliza la inclinación del eje de la Tierra. El campo magnético terrestre blinda y protege a la vida de la radiación cósmica.

Con todas estas peculiaridades que tiene nuestro planeta Tierra, encontrar otro en el que se den las mismas circunstancias y que esté lo suficientemente próximo para que nuestros sistemas de detección puedan descubrirlo, no parece que sea muy probable. Es posible que la vida sea un fenómeno extraordinariamente singular. Es cierto que el Universo es muy grande y que por tanto esa singularidad puede haber ocurrido en alguna otra parte. Pero, también es cierto que si tomamos como referencia lo que ha ocurrido en la Tierra, el proceso de formación de la vida inteligente es largo, muy largo si se toma como referencia el tiempo transcurrido desde la gran explosión que originó el mundo actual. De acuerdo con la teoría del Big Bang, el Universo tiene una edad de 13 700 millones de años. El planeta más antiguo que se ha descubierto se generó 2000 millones de años después del Big Bang; muy posiblemente durante ese tiempo las condiciones físicas del Universo no permitieron la formación de planetas. La Tierra se formó hace unos 4600 millones de años, unos 9000 millones de años después del Big Bang, y hace menos de 100 000 años que apareció el “homo sapiens sapiens”, es decir, nosotros. A nuestro planeta le ha costado 4600 millones de años producir vida inteligente, aunque los primeros microrganismos, la vida, se formaron en la Tierra hace 3470 millones de años. La aparición del hombre es un fenómeno relativamente nuevo y joven en el Universo. Si bien el tamaño del Universo puede haber dado oportunidades a la estadística para generar vida en otros lugares, el tiempo aún no ha jugado a favor de que se produzca este fenómeno tan singular.

La misión de la NASA Kepler, la Agencia Europea del Espacio (ESA), el Observatorio Austral Europeo (ESO) y la misión CoRoT liderada por Francia, interrumpida a finales de 2012, han trabajado durante los últimos años en la caracterización de numerosos exoplanetas. Con los medios actuales es muy difícil poder observar planetas relativamente pequeños, del tamaño de la Tierra, por lo que la mayoría de los descubrimientos son cuerpos formados por grandes masas gaseosas como TrES-4, cuyo tamaño es 1,7 veces el de Júpiter, se encuentra a 1400 años luz de la Tierra y tarda tres días y medio en dar una vuelta completa a su estrella.

La variedad de exoplanetas que han hallado los científicos es muy amplia. El primer exoplaneta rocoso que encontró la misión Kepler fue el Kepler-10b, con datos recogidos en mayo de 2009 y enero de 2010, tiene una masa de 1,4 veces la de la Tierra, por lo que es de los más pequeños. Otro planeta rocoso es el CoRoT-7b, descubierto por la misión francesa y pertenece a la clase denominada como Super-Tierra, con una masa cinco veces más grande que la de la Tierra y está situado a unos 480 años luz del Sol. La superficie de CoRoT-7b es un mar volcánico en el que llueven rocas y entre la cara iluminada y la oscura existe una gran diferencia de temperatura.

Uno de los exoplanetas más próximos a la Tierra es Epsilon Eridani b que orbita alrededor de una estrella anaranjada, a unos 10,5 años luz de nuestro Sol. Su órbita está demasiado alejada de la estrella y queda fuera de la “zona habitable” por lo que no habrá agua ni vida en su superficie. Por el contrario, el OGLE-2005-BLG-390L b es uno de los más lejanos que se han descubierto hasta la fecha y se encuentra a unos 28 000 años luz de la Tierra. Su masa es 5,5 veces la de la Tierra, es rocoso y orbita alrededor de una estrella enana roja. También es quizá el más gélido con una temperatura en la superficie de alrededor de -220 grados Celsius. En el otro extremo está el WASP-12b en cuya superficie la temperatura alcanza los 2 200 grados Celsius de promedio ya que su órbita está situada muy cerca de su estrella, a unos 3,4 millones de kilómetros (la distancia de la Tierra al Sol es de 150 millones de kilómetros). La masa de WASP-12b es 1,5 veces la de Júpiter y se encuentra a 870 años luz del Sol.

Pero de todos los exoplanetas el que suscitó un interés muy especial es Gliese 581d que se encuentra a unos 20 años luz de la Tierra, es decir, relativamente cerca, aunque uno de nuestros artefactos espaciales, con la tecnología actual, tardaría centenares de miles de años en alcanzarlo. Gliese 581d fue el primer exoplaneta que se descubrió dentro de la “zona habitable” de su estrella. El hallazgo se produjo el 23 de abril de 2007 por un equipo de astrónomos liderado por Stéphane Urdy del Observatorio de Ginebra, utilizando el método de “velocidad radial” en el Observatorio Austral Europeo de La Silla, Chile. Orbita en torno a la estrella Gliese 581, una enana roja, describiendo una trayectoria casi circular que tiene un radio de unos 50 millones de kilómetros, con un periodo de 67 días. Gliese 581d se encuentra en la “zona habitable” del sistema, aunque recibe menos de una tercera parte de la energía con que el Sol beneficia a la Tierra. Sin embargo, las simulaciones realizadas por los expertos apuntan la posibilidad de que en la superficie de Gliese 581d exista agua y llueva. Uno de los problemas que plantea este exoplaneta, desde el punto de vista de su aptitud para que la vida se desarrolle en él, es que mantiene una cara oculta y la otra iluminada de forma permanente, por lo que tiene que haber diferencias de temperatura importantes entre las dos semiesferas. Pero, el efecto invernadero en la atmósfera de Gliese 581d- si posee suficiente dióxido de carbono- permitiría atrapar la energía que recibe de la estrella y mantener la superficie caliente a pesar de que en una de sus caras sea siempre de noche. La masa de Gliese 581d es varias veces superior a la de nuestro planeta por lo que se trata de una Super-Tierra.  De todos modos, para confirmar la habitabilidad de Gliese 581d será necesario efectuar un estudio detallado de su atmósfera para lo cual es preciso utilizar instrumentos más potentes de los que actualmente tienen a su alcance los científicos.

Con posterioridad al descubrimiento de Gliese 581d, en el año 2010, se anunció la existencia de otro exoplaneta, Gliese 581g en la “zona habitable” de la misma estrella, con una masa inferior y muy próxima a la de la Tierra. Sin embargo, el mismo equipo meses más tarde y al año siguiente, en dos ocasiones, manifestó que no había podido corroborar la existencia de Gliese 581g. En julio de 2012 el equipo de astrónomos, liderado por Vogt, volvió a confirmar la existencia de Gliese 581g.

En diciembre de 2011, la misión Kepler de la NASA encontró su primer exoplaneta en la “zona habitable”: Kepler 22-b. Este exoplaneta con un radio 2.4 veces el de la Tierra y a 600 años luz de distancia tarda 290 días en describir una órbita completa. Si su atmósfera fuera similar a la que existe en la Tierra la temperatura de la superficie sería de unos 22 grados Celsius.

A fecha de hoy, la Universidad de Puerto Rico en Arecibo, ha consignado un total de 12 exoplanetas en la “zona habitable” que han sido descubiertos por diferentes equipos que trabajan en todo el mundo. De esos 12 exoplanetas se supone que únicamente 3 podrían ser aptos para desarrollar formas de vida complejas como las plantas y los animales, mientras que en los otros nueve podrían encontrarse microorganismos.

Se supone que a mediados de este siglo dispondremos de una información bastante completa de la tipología de los planetas de nuestra galaxia. Quizá habremos identificado algunos con unas condiciones idóneas para el desarrollo de la vida o, al menos, podremos estimar con mayor exactitud la probabilidad de que en nuestra galaxia exista este raro fenómeno que es la vida. En nuestro Universo, la energía se concentra en las estrellas, pero los complejos procesos de la vida, más afines a la naturaleza humana, se desarrollan en espacios templados y estables cuya exploración apenas ha comenzado hace unos pocos años. Para el astrónomo Steven Scott Vogt, profesor de astrofísica en la Universidad de California, en Santa Cruz, y experto en el estudio de exoplanetas, con toda seguridad existen en nuestra galaxia decenas de miles de millones de planetas en la “zona habitable” de su estrella. Cabe esperar que el número de hallazgos se incremente de forma exponencial durante los próximos años, aunque la tarea es ingente.

Tres exoplanetas en los que puede haber vida más o menos compleja no es mucho y además están a distancias de años luz de la Tierra, inalcanzables para nuestros vehículos espaciales. Pero, el cielo ha empezado a dejar de ser una simple aglomeración de puntos brillantes y gracias a la tecnología empezamos a comprender los misterios que esconden las oscuridades.

2 comentarios el “Exoplanetas

  1. Otra de las “características deseables” que gustan de argumentar los entendidos para que un planeta pueda albergar vida es la existencia de un planeta de grandes dimensiones, tipo Júpiter, que atraiga buena parte de la basura orbital para minimizar las extinciones masivas por impacto de asteroides.

    No sé, a mí tanta similitud me suena a chamusquina. A antropocentrismo. Como nuestro planeta es así, pues hale, todos así. ¿Por qué el disolvente ha de ser agua y no metano, por ejemplo, que es líquido a temperaturas mucho más bajas? ¿O qué pasa si en lugar de carbono se basan en silicio? Eso sí, si queremos poder irnos allí de vacaciones, entonces claro, azulito, con gravedad similar, oxígeno al 21% y a poder ser con capa de ozono, gracias. Pero para que exista vida, pfff, seguro que no estamos acertando una.

  2. No hace muchos años que empezamos a ver en detalle y ya creamos teorías. Falta tiempo para seguir investigando y sobre todo no debe de faltar ilusión para seguir descubriendo. Que hay vida en otros lugares , nadie lo duda. Pero si dudamos , no lo neguemos . O alguien quiere ser el primero en dar la noticia? Sigamos asi, cuidando la tierra y explorando el universo.

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