Hay agua abundante en muchos pequeños planetas

El agua está presente de forma abundante en muchos pequeños planetas extrasolares pero no fluye en océanos y ríos como en la Tierra, sino que probablemente está incrustada en la roca o en bolsas bajo la superficie, según un estudio liderado por la Universidad de Chicago y el Instituto español de Astrofísica de Canarias (IAC).

Un estudio que se publica este jueves en la revista Science y que revela que hay una abundante población de exoplanetas de agua y roca alrededor de estrellas enanas de tipo M, que son las más comunes de la Vía Láctea.

Para este estudio, liderado por los investigadores Rafael Luque, de la Universidad de Chicago y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), en el sur de España, y Enric Pallé, del IAC y la Universidad de La Laguna (ULL), en el archipiélago atlántico español, se analizaron de forma detallada el radio y la masa de 43 exoplanetas pequeños conocidos alrededor de estrellas enanas M, que representan el 80% de las estrellas de la Vía Láctea.

Rafael Luque explica en un comunicado que descubrieron la primera prueba experimental de que los mundos acuáticos existen como población, y que, de hecho, son casi tan abundantes como los planetas terrestres.

Según se desprende del estudio, muchos más planetas de los que se pensaba podrían tener grandes cantidades de agua, llegando a contener hasta el 50% de la masa total del planeta.

Enric Pallé manifestó a Efe que la mitad de estos planetas es agua, de forma que la cantidad es ingente y si lo tuviera en forma de océano este tendría miles de kilómetros de profundidad, pero los datos parecen apuntar que la capa más superficial está derretida y el agua está debajo y hasta el núcleo. 

Añadió que, en algún momento, habrá agua líquida y no se sabe si hay vida, pero sí se sabe que una gran mayoría de planetas son iguales a la Tierra en composición, con lo que las probabilidades de encontrar vida aumentan mucho por este motivo.

Cuando los investigadores analizaron la muestra se encontraron con algo inesperado, como es que las densidades de un gran porcentaje de los planetas sugerían que eran demasiado ligeros en relación a su tamaño como para estar formados solo por roca.

Por ello, creen que estos planetas deberían estar formados por la mitad de roca y la mitad de agua u otra molécula más ligera, y han descubierto que es la densidad del planeta y no el radio, como se pensaba anteriormente, lo que separa los planetas secos de los húmedos, comentó Rafael Luque.

Sin embargo, estos planetas están tan cerca de sus soles que cualquier agua en la superficie existiría en una fase gaseosa supercrítica, lo que ampliaría su tamaño. 

Por ello, los científicos piensan que, en este tipo de población, el agua estaría probablemente incrustada en la roca o en bolsas bajo la superficie, en lugar de fluir como océanos o ríos. 

Estas condiciones serían similares a las de la luna Europa de Júpiter, pero muy diferentes a lo que ocurre en la Tierra, que es un planeta "seco a pesar de que casi toda el agua está en su superficie, lo que le da una apariencia muy húmeda. El agua de la Tierra es solo un 0,02 % de su masa total, mientras que en los mundos acuáticos es el 50 % de la masa del planeta", apuntó Enric Pallé.

Agregó que descubrieron que los pequeños planetas alrededor de estas estrellas pueden ser descritos por una población discreta de familias: planetas muy similares a la Tierra, planetas con el 50 % de su masa formada por agua (mundos acuáticos o "water worlds" en inglés) y mini-Neptunos con atmósferas extendidas de hidrógeno y/o helio.

Este hallazgo contradice la idea generalizada de que estos mundos son o bien secos y rocosos o bien tienen una extensa y tenue atmósfera de hidrógeno y/o helio. 

Y sugiere, por el contrario, que, a diferencia de los planetas rocosos, estos mundos ricos en agua se formaron fuera de la denominada "línea de nieve", es decir, a una distancia en la que la temperatura era lo suficientemente baja como para que los compuestos más ligeros como el agua se solidificaran y se formaran granos de hielo sólidos, migrando posteriormente hacia el interior. 

La distribución de tamaños y densidades de exoplanetas es una consecuencia directa de la formación de planetas a diferentes distancias de la estrella y no de la presencia o no de una atmósfera, comentó Pallé.

Explican los investigadores que, de la misma manera que la observación de la población de toda una ciudad puede revelar tendencias que son difíciles de ver de forma individual, el estudio de una población de planetas ha ayudado a identificar patrones hasta ahora desconocidos. 

"Debido a los errores en masa y radio de nuestras medidas, un planeta, de forma individual, puede a veces encajar en diferentes categorías (terrestre, "water worlds"...) Es cuando observamos una población de planetas, como hacemos aquí, cuando se pueden resolver los patrones de composición distinta", señaló Luque.

Según los investigadores, los próximos pasos a dar serán entender la estructura interna de los mundos acuáticos, es decir, dónde se almacena el agua, y si estos planetas pueden albergar una pequeña atmósfera de vapor de agua supercrítica detectable. 

Enric Pallé dijo que solo los planetas alrededor de estrellas M en la zona habitable son accesibles para la exploración atmosférica por el telescopio espacial James Webb (JWST) y los futuros telescopios extremadamente grandes en tierra.

"También es fundamental entender si nuestro hallazgo se aplica a las poblaciones de pequeños planetas alrededor de otros tipos de estrellas", destacó Luque, quien subrayó que las masas precisas de los planetas pequeños alrededor de estrellas más grandes son más difíciles de obtener, pero pronto podrían ser proporcionadas por espectrógrafos ultraestables de última generación.

Para este trabajo fueron imprescindibles los nuevos descubrimientos de planetas alrededor de estrellas enanas M realizados por la misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, así como las determinaciones de masa realizadas por el espectrógrafo CARMENES, instalado en el telescopio de 3,5 m de Calar Alto, en Almería (sur de España). EFE