Un nuevo estudio realizado por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA sobre K2-18b, un exoplaneta de 8,6 veces la masa de la Tierra, ha descubierto la presencia de moléculas que contienen carbono, incluidos metano y dióxido de carbono. El descubrimiento de Webb se suma a estudios recientes que sugieren que K2-18b puede ser un exoplaneta "oceánico", que potencialmente posee una atmósfera rica en hidrógeno y una superficie cubierta por un océano de agua.
Las observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA revelaron por primera vez las propiedades atmosféricas de este exoplaneta de la zona habitable, y estudios posteriores han cambiado nuestra comprensión del sistema.
K2-18b orbita la estrella enana fría K2-18 en la zona habitable, a 120 años luz de la Tierra en la constelación de Leo. Los exoplanetas como K2-18b tienen un tamaño entre la Tierra y Neptuno y no se parecen a ningún planeta del sistema solar. Debido a que no hay planetas similares cerca, se sabe poco sobre estos "subneptunos" y los astrónomos debaten la naturaleza de sus atmósferas.
La idea de que el subNeptuno K2-18b pueda ser un exoplaneta con agua y océano es curiosa porque algunos astrónomos creen que estos mundos son ambientes ideales para buscar evidencia de vida exoplanetaria.
Niku Madhusudan, astrónomo de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo que anuncia estos resultados, explica: "Nuestros hallazgos resaltan la importancia de considerar una variedad de entornos habitables cuando se busca vida en otros lugares. Tradicionalmente, la búsqueda de vida en exoplanetas se ha centrado en planetas rocosos más pequeños, pero el mundo más grande de Neptuno es claramente más propicio para las observaciones atmosféricas".
El metano y el dióxido de carbono abundan, pero el amoníaco es escaso, lo que respalda la hipótesis de que puede existir un océano de agua debajo de la atmósfera rica en hidrógeno de K2-18b. En la Tierra sólo la vida produce esta sustancia. La mayor parte del DMS en la atmósfera terrestre es liberado por el fitoplancton en el medio marino.
La inferencia de DMS es menos confiable y necesita mayor verificación. "Las próximas observaciones de Webb deberían poder confirmar si realmente hay cantidades significativas de DMS presentes en la atmósfera de K2-18b", explica Madhusudhan.
Aunque K2-18b se encuentra en la zona habitable y ahora se sabe que alberga moléculas que contienen carbono, eso no significa necesariamente que el planeta sea capaz de albergar vida. El gran tamaño del planeta, con un radio 2,6 veces el de la Tierra, significa que es probable que el interior del planeta contenga un gran manto de hielo de alta presión, como Neptuno, pero con una atmósfera y una superficie oceánica más delgadas y ricas en hidrógeno. Se predice que Sea World tendrá océanos de agua. Sin embargo, también es posible que el océano esté demasiado caliente para ser habitable o que sea líquido.
Subhajit Sarkar, de la Universidad de Cardiff, explica: "Aunque no existen tales planetas en el sistema solar, los subneptunos son, con diferencia, el tipo de planeta más común en la Vía Láctea. Hemos obtenido los espectros más detallados hasta ahora de una zona habitable subneptuno, lo que nos permite calcular las moléculas presentes en su atmósfera".
Caracterizar las atmósferas de exoplanetas como K2-18b, es decir, determinar sus condiciones físicas y gaseosas, es un área muy activa de la astronomía. Sin embargo, estos planetas se ven ensombrecidos por el resplandor de sus estrellas madre, mucho más grandes, lo que hace que la exploración de las atmósferas de los exoplanetas sea particularmente desafiante.
El equipo superó este desafío analizando la luz emitida por la estrella madre de K2-18b a su paso por la atmósfera del exoplaneta. K2-18b es un exoplaneta en tránsito, lo que significa que podemos detectar una caída en el brillo a medida que pasa por la superficie de su estrella madre. Así fue como la misión K2 de la NASA descubrió por primera vez este exoplaneta en 2015. Esto significa que durante el tránsito, una pequeña fracción de la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del exoplaneta y llega a un telescopio como el Telescopio Webb. La luz de las estrellas deja rastros a medida que pasa a través de la atmósfera de un exoplaneta, y los astrónomos pueden unir estos rastros para determinar los gases en la atmósfera del exoplaneta.
Las habilidades de James Webber y las investigaciones futuras.
"Este resultado fue posible gracias al rango ampliado de longitudes de onda y la sensibilidad sin precedentes del telescopio Webb, que permitieron una poderosa detección de características espectrales en sólo dos tránsitos", dijo Madhusudan. "En comparación, una observación de tránsito con Webb fue tan precisa como ocho observaciones (durante varios años) con el Hubble en un rango relativamente estrecho de longitudes de onda.
Savvas Constantinou, de la Universidad de Cambridge, explica: "Estos resultados son el resultado de sólo dos observaciones de K2-18b, y hay muchas más en camino. Esto significa que nuestro trabajo aquí es sólo una demostración temprana de los exoplanetas de la zona habitable que Webb puede observar".
Los hallazgos del equipo han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal Letters.
El equipo ahora tiene la intención de realizar estudios de seguimiento utilizando el espectrómetro de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio, que esperan valide aún más sus hallazgos y proporcione nuevos conocimientos sobre las condiciones ambientales de K2-18b.
"Nuestro objetivo final es descubrir vida en exoplanetas habitables, lo que cambiará nuestra comprensión de nuestro lugar en el universo", concluyó Madhusudan. "Nuestros hallazgos durante esta exploración son un paso prometedor hacia una comprensión más profunda del mundo de Mercurio".
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA es el observatorio científico espacial más importante del mundo. Se trata de descubrir los misterios del sistema solar, observar mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorar la misteriosa estructura y origen del universo y nuestro lugar en él. El telescopio Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con socios como la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense.