La pérdida de agua de los planetas de TRAPPIST-1
por Daniel Marín

Desde que se descubrieron los siete planetas de tamaño terrestre alrededor de la estrella enana roja TRAPPIST-1 hemos visto docenas de estudios sobre su potencial habitabilidad, la mayoría de ellos negativos por culpa de las elevadas dosis de radiación ultravioleta y rayos X a los que están sometidos. Pero en ciencia lo importante son las observaciones y de esas no hemos tenido tantas. Por suerte el telescopio espacial Hubble ha observado este sistema estelar y, por supuesto, tiene algo que decir sobre su habitabilidad.

Impresión artística poco optimista de la superficie de uno de los mundos de TRAPPIST-1 (ESO/N. Bartmann/spaceengine.org).

TRAPPIST-1 es un sistema único porque posee, como mínimo nada más y nada menos que tres de sus siete planetas en la zona habitable: TRAPPIST-1 e, TRAPPIST-1 f y TRAPPIST-1 g. El Hubble ya había observado el sistema en infrarrojo, pero no fue capaz de sacar nada en claro (habrá que esperar al telescopio James Webb para tener noticias en estas longitudes de onda). La novedad es que las últimas observaciones, realizadas a finales de 2016, son en el ultravioleta. ¿Y qué tiene esto de especial?

Pues que si miramos en la línea Lyman alfa del hidrógeno podemos llegar a detectar si existe una exosfera de hidrógeno neutro alrededor de los planetas. La presencia de trazas de hidrógeno a gran distancia del planeta puede ser indicativа de que hay una atmósfera densa de hidrógeno, pero también de que hay una atmósfera con agua (o ambas cosas). Puesto que el sistema de TRAPPIST-1 es muy viejo es difícil que los planetas de tamaño terrestre hayan retenido una atmósfera de hidrógeno, que se asocia con las primeras etapas de formación planetarias. Por tanto, si detectamos hidrógeno es más probable que se deba al agua. El Hubble no puede ver los planetas individuales, pero si puede, con suerte, llegar a analizar espectros de transmisión de las posibles atmósferas planetarias cuando un planeta pasa delante de la estrella. Ya se han detectado previamente exosferas de hidrógeno en otros planetas por este método, aunque hasta ahora han sido jupíteres o neptunos calientes, no planetas del tamaño de la Tierra.

El sistema TRAPPIST-1 durante las observaciones del Hubble (Bourrier et al.).

En este caso el equipo liderado por Vincent Bourrier intentó buscar la presencia de hidrógeno en TRAPPIST-1 c. No es el planeta más atractivo del sistema precisamente, pero estaba pasando por delante de su estrella justo cuando el Hubble lo observó el año pasado. ¿Y detectó algo el Hubble? Pues lamentablemente, no, lo que no quiere decir que TRAPPIST-1 c no tenga una atmósfera con hidrógeno, simplemente que el Hubble no ha sido capaz de verla. Habrá que esperar al James Webb. ¿Fin de la historia? No tan rápido, porque las observaciones han permitido medir muy bien el flujo en el ultravioleta de TRAPPIST-1 y, a partir de ahí, Bourrier y su gente ha estimado la pérdida atmosférica que han debido sufrir estos mundos desde que nacieron, un tema candente entre la comunidad científica.

Esto es lo que ha visto el Hubble: el espectro de TRAPPIST-1 en la línea Lyman alfa (Bourrier et al.)

Para entender cómo va esto de la pérdida de atmósfera hay que recordar que la luz ultravioleta y los rayos X juegan un papel importante a la hora de privar a un mundo de su cobertura gaseosa. No es ni mucho menos el único factor, porque para eso debemos tener en cuenta el viento estelar, o sea, las partículas emitidas por la estrella (tristemente las enanas rojas se caracterizan por emitir ingentes cantidades tanto de radiación ionizante como de partículas). Pero un planeta puede protegerse de las partículas emitidas durante las fulguraciones si tiene un campo magnético intenso, mientras que para la radiación energética no hay protección posible exceptuando la distancia.

Otro factor clave es que la zona habitable de las enanas rojas experimenta un viaje del exterior del sistema hacia el interior durante su formación. Esto se debe a que al principio la estrella es más brillante que en fases posteriores. La consecuencia es que cualquier planeta que ahora esté en la zona habitable pasó primero por una fase en la que estuvo por dentro del límite interior de la misma, es decir, fue sometido a unas temperaturas y dosis de radiación que no son compatibles con la presencia de agua líquida. Por eso existe el temor de que, aunque los planetas de TRAPPIST-1 sean habitables ahora, esta fase inicial los haya dejado sin agua y sin atmósfera.

El sistema TRAPPIST-1 con los datos del descubrimiento del pasado febrero (ESO).

Datos más recientes del sistema TRAPPIST-1 (Bourrier et al.).

Evolución del límite interior de la zona habitable alrededor de TRAPPIST-1 (Bourrier et al.).

Evolución del agua perdida por los planetas en función de las características del planeta. El rango es enorme (Bourrier et al.).

La conclusión del equipo de Bourrier es que los planetas b, c y d, los más internos, podrían estar todavía perdiendo volátiles (agua y gases), lo que no es nada especialmente relevante porque al fin y al cabo no están en la zona habitable. Pero lo interesante es que, según estos cálculos, los cuatro planetas más exteriores —e, f, g y h—, los tres primeros localizados en la zona habitable, ‘solo’ habrían perdido una cantidad máxima de agua equivalente a tres océanos terrestres si el escape cesó una vez que alcanzaron la zona habitable. De no haber sido así, los autores calculan que TRAPPIST-1 g habría experimentado la pérdida de veinte océanos terrestres (!) a lo largo de los ocho mil millones de años de vida que se supone que tiene el sistema. Eso sí, las estimaciones se ven lastradas por la poca precisión con la que conocemos las masas de los planetas.

Tres océanos terrestres puede parecer mucho, pero en realidad son muy buenas noticias teniendo en cuenta que muchos estudios teóricos habían apuntado a pérdidas mucho mayores. Y además no olvidemos que se trata de un límite superior. Las malas noticias son que el estudio no ha modelado con mucha precisión el impacto de las dosis de radiación emitidas durante las fulguraciones y, por supuesto, no ha tenido en cuenta el efecto del viento estelar. En este sentido llama la atención la difusión de la noticia en los medios, puesto que la mayoría ha confundido las observaciones reales del Hubble con las estimaciones del equipo de Bourrier. Porque no, las observaciones Hubble NO «revelan que algunos planetas de TRAPPIST-1 podrían estar repletos de agua». Las observaciones no han detectado agua —lo que habría sido un notición— y simplemente han permitido estimar la pérdida máxima de agua debido a la radiación ultravioleta que han sufrido estos planetas suponiendo, ojo al dato, que no hayan experimentado ningún escape adicional desde que están en la zona habitable (que es mucho suponer). En fin, mentiría si digo que me ha sorprendido el tratamiento de la noticia.

Pero vamos a quedarnos con lo positivo. La conclusión es que no debemos tirar la toalla con respecto a la habitabilidad de los mundos de TRAPPIST-1 —y por extensión con otros situados alrededor de enanas rojas— y que habrá que esperar al James Webb para comprobar si alguno de estos planetas posee atmósfera. 



Fuente:  danielmarin.naukas.com