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exoplanetas

Otros criterios de habitabilidad

Escrito por Enunlugarenelcosmos 03-03-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Durante años, los expertos han debatido la frecuencia con la que aparecen los análogos terrestres, surgiendo dos vertientes claramente diferenciadas: la hipótesis de la Tierra especial y el principio de mediocridad copernicano. Los partidarios de la primera argumentan que la presencia de vida compleja en un cuerpo planetario es fruto de grandes coincidencias estadísticas y que, para que pueda darse, se necesita un «Júpiter» que capture la mayor parte de los cometas y asteroides que se dirijan a los planetas interiores del sistema, un satélite de considerables proporciones, la ubicación en la «zona de habitabilidad galáctica» y una tectónica de placas; con independencia de los otros elementos mencionados anteriormente. Esta teoría ha sufrido importantes críticas, que la consideran excesivamente restrictiva e influida por hipótesis creacionistas. En los últimos años, numerosos expertos han demostrado mediante cálculos y simulaciones como parte de los principios clave de la hipótesis de la Tierra especial podrían ser erróneos.

Por el contrario, los seguidores del principio de mediocridad en exoplanetología afirman que la vida compleja es común en el universo. Entre sus más famosos defensores destaca el astrónomo Frank Drake, que en 1961 desarrolló una ecuación capaz de estimar el número de planetas habitados por seres inteligentes en la galaxia. Según sus propios cálculos, podrían existir entre mil y cien millones de civilizaciones tan solo en la Vía Láctea. Posteriormente, sus estimaciones se consideraron erróneas, propias de una época en la que los valores de gran parte de las incógnitas de la ecuación eran totalmente desconocidos. No obstante, el principio de mediocridad sí ha demostrado ser la pauta habitual en cosmología, fruto del alto número de estrellas en la galaxia y de galaxias en el universo.

Partiendo de los datos de la misión Kepler, los astrónomos estimaron en noviembre de 2013 que existen 40 000 millones de análogos terrestres tan solo en la Vía Láctea, de ellos, 11 000 millones orbitan a estrellas similares al Sol. Estas cifras supondrían, estadísticamente, que el exoplaneta habitable más cercano podría estar a tan solo 12 años luz de distancia. Estos datos no aclaran cuál de las dos posturas se aproxima más a la realidad, pero demuestran que los planetas que reúnen las condiciones básicas de habitabilidad de la Tierra son comunes en la galaxia.

La postura de la mayor parte de los astrónomos se sitúa entre ambos extremos. Se cree que el número real de civilizaciones presentes en la Vía Láctea es muy inferior a los millones estimados por Frank Drake y que posiblemente estén muy distantes entre sí como para permitir la comunicación entre ellas, pero consideran que la vida microbiana e incluso compleja debe de ser común. En el futuro, las nuevas herramientas de investigación exoplanetaria podrán arrojar cifras más ajustadas a la realidad.

Imagen:La zona galáctica habitable forma un anillo entre 4 y 10 kpc del centro de la galaxia.

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¿Qué criterios se evalúan los investigadores para que un exoplaneta sea considerado una exotierra?

Escrito por Enunlugarenelcosmos 03-03-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Los principales criterios evaluados son:

-IST (Índice de Similitud con la Tierra): Compara la similitud con la Tierra en una escala de 0 a 1, donde el 1 representa unos valores idénticos a la Tierra en los criterios evaluados. El IST depende del radio, la densidad, la velocidad de escape y la temperatura de equilibrio del planeta.

-SPH (Standard Primary Habitability): Indica la aptitud de un planeta para la presencia de vida vegetal. Varía de 0 a 1, donde 0 corresponde a unas condiciones totalmente inhóspitas y 1 un ambiente perfecto para la producción primaria. Depende de la temperatura superficial y de la humedad relativa, normalmente calculada a partir de la densidad atmosférica estimada.

-HZD (Habitable Zone Distance): Mide la distancia respecto al centro de la zona habitable en términos relativos. Varía de -1 ,confín interno de la zona a +1 confín externo, donde 0 corresponde al centro de la zona. Este valor depende de la luminosidad estelar, de la temperatura superficial de la estrella y del semieje mayor de la órbita planetaria.

-HZC (Habitable Zone Composition): Muestra la composición principal del planeta, en función de la masa y/o radio de este. Valores cercanos a 0 representan probablemente una combinación de hierro, roca y agua similar a la terrestre; valores inferiores a -1 a objetos astronómicos compuestos principalmente de hierro; y valores superiores a +1 a planetas gaseosos.

-HZA (Habitable Zone Atmosphere): Es una estimación de la densidad atmosférica. Depende principalmente de la masa y radio del planeta. Los objetos astronómicos con HZA cercano a -1 probablemente tendrán atmósferas muy tenues o inexistentes, mientras que aquellos con valores mayores que +1 posiblemente sean gigantes gaseosos. Valores entre -1 y 1 indican una densidad atmosférica más tolerable para la vida, aunque el 0 no representa necesariamente el óptimo.

-CTHP (Clasificación Térmica de Habitabilidad Planetaria): Asigna el lugar que ocupa el planeta en la clasificación térmica de habitabilidad planetaria:
Hipopsicroplaneta (hP): Muy frío, por debajo de los -50 ℃.
Psicroplaneta (P): Frío, entre -50 y 0 ℃.
Mesoplaneta (M): Con temperaturas intermedias, entre 0 y 50 ℃.
Termoplaneta (T): Cálido, entre 50 y 100 ℃.
Hipertermoplaneta (hT): Muy cálido, por encima de 100 ℃.
TipoE (Tipo de Estrella): Clasifica los objetos según el tipo de estrella a la que orbitan.

Imagen:Posible aspecto de un análogo a la Tierra.

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Otros criterios de las exotierras.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 28-02-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Más allá de los rasgos básicos que se presuponen a un análogo a la Tierra, existen otros múltiples factores a considerar que podrían alterar significativamente las condiciones de habitabilidad de un exoplaneta, como la presencia de un campo magnético que lo proteja frente a los vientos estelares. La magnetosfera de la Tierra nace de la separación del núcleo de la Tierra en diferentes capas. El núcleo externo se compone principalmente de hierro fundido de alta conductividad que genera el magnetismo mediante la ley de Ampère. Exoplanetas con masa, densidad, composición y rotación similares a los de la Tierra deberían presentar un campo magnético equivalente. Sin embargo, la mayor masa de las supertierras puede producir altas presiones con grandes viscosidades y altas temperaturas de fusión, que impidan la separación del interior en diferentes capas, resultando en mantos indefinidos sin un núcleo determinado. En tales casos, el óxido de magnesio, que es rocoso en la Tierra, puede encontrarse en estado líquido en el interior de las supertierras, generando un campo magnético. En planetas anclados por marea a sus estrellas, la ausencia de rotación puede impedir la formación de una magnetosfera, y la consiguiente exposición a los vientos estelares podría expulsar todo su hidrógeno al espacio y convertirlos en planetas-desierto.

Las catástrofes acaecidas a lo largo de la historia del exoplaneta pueden modificar sus condiciones de habitabilidad. Incluso cumpliendo con el resto de criterios clave, una colisión con un protoplaneta durante la formación del sistema puede alterar significativamente la inclinación del eje y la velocidad de rotación del plantea, como se sospecha que ocurrió en Venus y Urano, y ocasionar la pérdida de la magnetosfera. De igual modo, la órbita del sistema alrededor de la galaxia puede aproximarlo a estrellas masivas que se encuentren al final de la secuencia principal y a punto de estallar en forma de supernova, despojando al planeta de su hipotética ozonosfera e incluso, en casos extremos, de la mayor parte de su atmósfera. Hay un sinfín de eventualidades que pueden acabar con la aptitud para la vida del planeta, aunque su masa y temperatura de equilibrio sugieran lo contrario. Nuevamente, el análisis de su atmósfera despejaría las dudas al respecto.

Imagen: Imagen artística de la magnetosfera terrestre y su interacción con el viento solar.

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Criterios exotierras temperatura.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 27-02-2017 en ciencia. Comentarios (0)

Criterios exotierras temperatura.

Hay varios factores que pueden determinar la temperatura de un planeta. Además de la distancia respecto a su estrella y la luminosidad de esta, también influyen su albedo, densidad y composición atmosférica —especialmente el porcentaje de gases de efecto invernadero—, así como un posible acoplamiento de marea. Tal y como se sospecha que ocurrió en la Tierra durante el Período Criogénico, es probable que una temperatura media ligeramente inferior a la terrestre conlleve una mayor extensión de los casquetes polares y, en consecuencia, del albedo del planeta. En última instancia, la cantidad adicional de luz reflejada al espacio dará lugar a un descenso de las temperaturas y a un aumento en la extensión de las capas de hielo, iniciando así un proceso retroalimentativo que culminará en una glaciación global permanente.

Del mismo modo, una composición atmosférica con mayor presencia de gases de efecto invernadero que la Tierra puede desencadenar una acumulación descontrolada similar a la de Venus. A diferencia de un ciclo de glaciación global, al que la propia actividad volcánica del planeta puede poner fin, es muy difícil que las condiciones del propio exoplaneta o de su sistema cambien lo suficiente como para escapar a una situación de efecto invernadero desbocado. Con frecuencia, aquellos cuerpos más masivos que la Tierra que orbitan en el límite interno de la zona habitable de su estrella son catalogados como supervenus y no como supertierras.

El anclaje por marea es otro de los factores que pueden influir sustancialmente en la temperatura de un planeta. Ocurre típicamente en estrellas de tipo M y K-tardío en los que, a causa de su menor luminosidad, la zona de habitabilidad se encuentra muy próxima al astro. Como resultado, cualquier exoplaneta que orbite a una estrella de este tipo en su zona habitable estará más expuesto a la gravedad estelar y podría presentar acoplamiento de marea, es decir, tener un hemisferio constantemente expuesto a su luz y otro en perpetua oscuridad. Además de la mayor exposición a la actividad estelar por motivo de la proximidad, el acoplamiento puede cambiar la dinámica interna del exoplaneta y acabar con su magnetosfera, exponiéndolo a los vientos estelares. Es de esperar que estos cuerpos registren grandes diferencias de temperatura entre el hemisferio diurno y el nocturno que pueden desencadenar la congelación de toda su agua y atmósfera en la cara nocturna, si el planeta no cuenta con una atmósfera lo suficientemente densa como para repartir eficazmente el calor. No obstante, si no se cumple ninguno de estos supuestos, deberían de darse temperaturas moderadas en la zona del crepúsculo del planeta que permitiesen su habitabilidad.

Es probable que se registren temperaturas más estables en planetas que orbiten a análogos solares en su zona habitable, ya que se encuentran lo suficientemente alejados de sus estrellas como para presentar anclaje por marea. Además, el tamaño de la zona de habitabilidad es directamente proporcional a la luminosidad de la estrella, siendo más amplia cuanto mayor sea la misma. En noviembre de 2013, los datos de la misión Kepler permitieron a los astrónomos estimar el número de exoplanetas de masa terrestre que orbitan a una estrella análoga al Sol en su zona de habitabilidad en 11 000 millones, solo en nuestra galaxia.

La propia vida es en sí misma un factor de habitabilidad, moderando y estabilizando la temperatura del planeta mediante mecanismos como la actividad fotosintética, que permitió la aparición de los organismos aerobios en la Tierra. Existe un amplio consenso entre la comunidad científica a favor de la evolución de las especies como ley universal, por lo que cabe esperar que tal y como sucedió en la Tierra, los organismos simples puedan modificar las condiciones de habitabilidad planetaria —especialmente la temperatura y la composición atmosférica—, permitiendo la aparición de otras formas de vida.

Imágenes: Exotierra con anclaje de marea a su estrella. 2. Zonas de habitabilidad según la temperatura de la estrella.

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TRAPPIST-1

Escrito por Enunlugarenelcosmos 27-02-2017 en ciencia. Comentarios (0)

TRAPPIST-1, también conocida como 2MASS J23062928-0502285, es una estrella enana ultra-fría de tipo espectral M8 V (enana roja de tipo avanzado) localizada a unos 40 años luz(con la tecnología actual tardaríamos unos 300.000 años en llegar) en la constelación de Acuario.

Un equipo de astrónomos al mando de Michaël Gillon del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja en Bélgica utilizó el telescopio TRAPPIST (Telescopio Pequeño para Planetas en Tránsito y Planetesimales) en el Observatorio de La Silla en el desierto de Atacama (Chile) para observar a TRAPPIST-1 y buscar planetas orbitando. Utilizando el tránsito fotométrico, descubrieron 3 planetas del tamaño de la Tierra que orbitan la estrella; los 2 planetas internos se encontraron que están anclados por marea a su estrella anfitriona mientras que el planeta externo parece estar dentro de la zona habitable o justo en el exterior de esta en el sistema. El equipo hizo sus observaciones desde septiembre a diciembre 2015 y publicó sus hallazgos en la edición de mayo 2016 de la revista Nature.

La estrella no es mucho más grande que Júpiter y emite una fracción de la radiación del Sol. Los tres pequeños planetas orbitan la estrella estrechamente (entre 1 %, 1.5 % y 3 % de la distancia de las órbitas de la Tierra al Sol). Un año en el planeta más cercano es de 1,5 días de la Tierra, el segundo es en 2,4 días de la Tierra y la órbita del tercer planeta es menos seguro, con un año de entre 4,5 a 73 días de la Tierra.

Un estudio de rayos X de XMM-Newton muestran que los planetas del tamaño de la tierra en la zona habitable de la estrella, están sujetas a una cantidad suficiente de rayos X y de radiación EUV para alterar significativamente sus atmósferas primarias y tal vez sus secundarias.

Espectro de TRAPPIST-1 b y c.

El espectro de transmisión combinada de TRAPPIST-1b y c descarta una atmósfera dominada de hidrógeno libre de nubes para cada planeta por lo que es poco probable que alberguen una envoltura de gas extendida, otras atmósferas desde una atmósfera de vapor de agua libre de nubes a una atmósfera de Venus es coherente con un espectro sin rasgos distintivos.

El descubrimiento es importante no sólo por su posible habitabilidad, también es una lección de humildad ya que nos hace ver que nuestro sistema solar no tiene nada de especial y que ahí fuera existen sistemas planetarios aptos para que se desarrolle la vida.

Imágenes: 1. Esta imagen muestra al Sol y a la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 a escala. La débil estrella tiene solo el 11 % del diámetro del Sol y su color es mucho más rojo. 2. En este mapa se muestran las estrellas que podemos ver a simple vista en una noche oscura y despejada en la extensa constelación de Acuario (El aguador). Se ha marcado la posición de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1, débil y muy roja. Aunque está relativamente cerca del Sol es muy débil y no es visible con telescopios pequeños. 3. Esta ilustración muestra una vista imaginaria de la superficie de uno de los tres planetas que orbitan a una estrella enana ultrafría a tan solo 40 años luz de la Tierra, descubierto usando el telescopio TRAPPIST, instalado en el Observatorio La Silla de ESO. Estos mundos tienen tamaños y temperaturas similares a los de Venus y la Tierra y son los mejores objetivos encontrados hasta ahora para la búsqueda de vida fuera del sistema solar. Son los primeros planetas descubiertos alrededor de una estrella tan pequeña y débil. En esta ilustración, uno de los planetas interiores es visto en tránsito a través del disco de su pequeña y tenue estrella. Crédito Wikipedia y Pictoline.

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