Hasta hace poco, los científicos pensaban que los exoplanetas estaban construidos de forma muy parecida a nuestra Tierra: un núcleo de hierro rodeado por un manto de roca y agua en la superficie. Pero, según la experta en exoplanetas Caroline Dorn, esto es demasiado simplista: “En los últimos años, hemos empezado a darnos cuenta de que los planetas están construidos de forma mucho más compleja de lo que pensábamos”.
La mayoría de los exoplanetas conocidos (planetas fuera de nuestro sistema solar) están relativamente cerca de su estrella. Como consecuencia, son mundos calientes y resplandecientes con océanos de magma fundido. Esto es muy diferente del manto sólido que conocemos en la Tierra. El agua se disuelve bien en estos océanos de magma extraterrestre, mientras que el dióxido de carbono, por ejemplo, puede escapar a la atmósfera. El núcleo de hierro de estos planetas se encuentra bajo el manto fundido. El propio manto (y nuestra corteza terrestre) está formado en gran parte por silicatos. Pero, ¿cómo se distribuye el agua entre la roca de silicatos y el hierro?
Ochenta veces más
Eso es lo que ha investigado Dorn, de la ETH de Zúrich, con sus colegas de la Universidad de Princeton, y sus hallazgos, publicados en Nature, están causando revuelo. Resulta que hay mucha más agua almacenada en el núcleo de los exoplanetas, y también en el interior de nuestra Tierra, de lo que se esperaba. Puede que incluso sea ochenta veces mayor que la cantidad de agua de todos los océanos juntos.
Esto requiere una explicación: durante el desarrollo temprano de un planeta, gran parte del hierro se encuentra cociéndose a fuego lento en forma de gotas en la sopa de magma caliente. El agua se une a estas gotitas y el conjunto se hunde lentamente hacia el núcleo. Gran parte del agua desaparece en el interior del planeta. “El agua, por así decirlo, desciende con el hierro”, explica Dorn. Hasta ahora, este proceso solo se había observado a las presiones moderadas que se dan en la Tierra. La investigación de Dorn muestra ahora que en planetas más grandes (donde la presión es incluso mucho más alta que aquí) el agua es atraída aún más fuertemente por el hierro.
Presión extremadamente alta
El resultado es que entra mucha más agua en el núcleo, pasando a formar parte del interior del planeta para siempre. “Bajo una presión extremadamente alta, el hierro puede absorber hasta 70 veces más agua que la roca. Debido a la enorme presión en el núcleo, esta agua ya no está presente en forma de moléculas de H₂O, sino que se divide en hidrógeno y oxígeno”, explica la profesora suiza de exoplanetas.
Hace cuatro años ya se reveló que los océanos de la superficie de la Tierra contienen solo una pequeña fracción del agua total de nuestro planeta. Un estudio de 2020 demostró que se estima que en el interior de la Tierra se escondería unas ochenta veces más agua que la que hay en nuestros océanos. Esta fue la señal para que Dorn y su equipo investigaran más a fondo este fenómeno utilizando las mediciones del telescopio James Webb.
No subestimar el agua
Los nuevos conocimientos tienen importantes implicaciones para la forma en que observamos los exoplanetas. Hasta ahora, a menudo se ignoraba la solubilidad del agua y su distribución entre el manto y el núcleo. Esto ha subestimado enormemente la cantidad de agua en los exoplanetas, al menos en un factor de diez. “Los planetas resultan ser mucho más ricos en agua de lo que se suponía”, aclara Dorn.
La distribución del agua es crucial para comprender la formación y evolución de los planetas. El agua que se hunde en el núcleo queda atrapada allí para siempre, mientras que el agua de la capa magmática del manto puede subir libremente a la superficie durante el enfriamiento. “Si encontramos agua en la atmósfera de un planeta, probablemente haya mucha más escondida en su interior”, afirma Dorn.
“El telescopio Webb es capaz de escanear exoplanetas y localizar con precisión las moléculas presentes en sus atmósferas. Esto nos permite conocer mejor la composición y la posible habitabilidad de estos mundos lejanos”.
Mundos exóticos con agua
El agua es un requisito esencial para la vida. Durante mucho tiempo se ha especulado sobre la habitabilidad de las llamadas supertierras: planetas mucho más grandes que la Tierra, pero más pequeños que Urano o Neptuno que tienen una superficie cubierta de profundos océanos. El temor era que demasiada agua en la superficie dificultara las posibilidades de vida extraterrestre, ya que una gruesa capa de hielo exótico (que se encuentra a alta presión) bloquearía el intercambio de sustancias esenciales.
Pero los investigadores llegan a una conclusión muy diferente en el nuevo estudio: los planetas con capas de agua profundas son probablemente muy raros, porque la mayor parte del agua de las supertierras no está en la superficie, sino encerrada en el núcleo. Esto significa que incluso los planetas con cantidades relativamente grandes de agua podrían albergar vida al igual que en la Tierra. Así pues, el estudio de Dorn y sus colegas arroja nueva luz sobre la posible habitabilidad de estos mundos muy ricos en agua.
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