Las últimas investigaciones de la Universidad de Washington en Estados Unidos señalan que muchos exoplanetas anteriormente considerados "candidatos habitables", incluso si se encuentran en la zona habitable de sus estrellas y tienen temperaturas superficiales adecuadas para la existencia de agua líquida, es muy probable que sean completamente inadecuados para la vida si son demasiado áridos.
El equipo de investigación descubrió que para un planeta rocoso de tamaño similar a la Tierra, para mantener un ambiente superficial estable y habitable durante una escala de tiempo geológica larga, su volumen de agua superficial debe ser al menos entre el 20% y el 50% del volumen total de los océanos de la Tierra. Esto significa que un gran número de los llamados "planetas desérticos", incluso si sus órbitas están en la posición "correcta", probablemente estén lejos de ser adecuados para sustentar la vida en términos de recursos hídricos.
Hasta la fecha, los astrónomos han confirmado más de 6.000 exoplanetas y se espera que existan miles de millones de objetos similares en toda la Vía Láctea. Una parte importante de ella cae dentro de la zona habitable de la estrella, donde las temperaturas teóricamente permiten que exista agua líquida. Sin embargo, el equipo de la Universidad de Washington enfatiza que estar "en el lugar correcto" es sólo una parte de la ecuación; el planeta todavía necesita tener un mecanismo de regulación climática estable a largo plazo, y esto depende en gran medida de cómo interactúa el agua con la litosfera y la atmósfera.
Haskell White-Giannella, el primer autor del artículo y estudiante de doctorado en ciencias terrestres y espaciales, dijo que cuando buscamos vida en el vasto universo y los recursos de observación limitados, debemos aprender a "desechar" algunos objetivos planetarios de manera específica. Este estudio se centra en planetas áridos con reservas de agua superficial extremadamente bajas, mucho menos que todo un océano de la Tierra, para evaluar si realmente pueden ser habitables.
Los resultados de la investigación se publicaron en Planetary Science Journal. El núcleo reside en el proceso clave del ciclo geológico planetario del carbono. En la Tierra, este ciclo impulsado por el agua mueve carbono entre la atmósfera y el interior del planeta durante millones de años, lo que ayuda a regular las temperaturas superficiales globales.
En la Tierra, los volcanes liberan dióxido de carbono a la atmósfera, que luego se disuelve en el agua de lluvia. El agua de lluvia reacciona químicamente con las rocas de la superficie y los ríos transportan materiales carbonosos al océano, donde se depositan en el fondo marino. Junto con los movimientos tectónicos de placas, la corteza oceánica rica en carbono se hundió debajo de los continentes y, durante procesos como la formación de montañas, el carbono regresó a la superficie durante un largo período de tiempo.
Sin embargo, si un planeta carece de agua suficiente para soportar precipitaciones constantes y generalizadas, este "termostato" del ciclo del carbono se estropea. A medida que las precipitaciones y la meteorización se debilitan, la eficiencia con la que se "extrae" el dióxido de carbono de la atmósfera disminuye significativamente, mientras continúa la liberación volcánica. El resultado es que el dióxido de carbono en la atmósfera continúa acumulándose, el efecto invernadero aumenta, la temperatura aumenta aún más y el agua restante se evapora a un ritmo acelerado, formando en última instancia un círculo vicioso que hace que la superficie del planeta sea demasiado caliente e inhabitable.
White-Giannella señaló que esto significa que incluso los planetas secos similares a la Tierra ubicados en la zona habitable probablemente no sean objetivos ideales para la búsqueda de vida. El estudio también recuerda que en trabajos teóricos anteriores, el mecanismo del ciclo del carbono en los planetas áridos ha estado relativamente ausente de un examen sistemático, lo que puede hacer que la gente sea demasiado optimista sobre el potencial habitable de los "exoplanetas desérticos".
Dado que la observación directa de exoplanetas rocosos sigue siendo extremadamente difícil, los científicos suelen confiar en simulaciones numéricas para explorar su evolución climática a largo plazo y las características del ciclo del agua. En este trabajo, el equipo de investigación mejoró el modelo existente del ciclo del carbono, recaracterizó procesos clave como la evaporación y la precipitación, especialmente en ambientes áridos, e introdujo factores que a menudo se ignoraban en el pasado, como el impacto de los campos de viento en la distribución del vapor de agua y la eficiencia de la evaporación.
Joshua Krissanson-Totten, coautor del artículo y profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Washington, dijo que este tipo de modelo refinado del ciclo del carbono "basado en mecanismos" se utilizó originalmente para comprender la evolución climática y la regulación de la temperatura de la Tierra en su larga historia geológica, y ahora se está extendiendo al estudio de exoplanetas. Los nuevos resultados muestran que incluso si un planeta árido tiene una cierta cantidad de agua superficial en las primeras etapas, tendrá una alta probabilidad de perder agua debido a un desequilibrio en el ciclo del carbono en las etapas posteriores, evolucionando de un mundo potencialmente habitable a un "planeta desequilibrado" caliente e inhabitable.
La investigación también centró su atención en un "experimento natural" que está muy cerca: Venus. Venus es similar en tamaño a la Tierra y se formó aproximadamente al mismo tiempo, y algunos modelos incluso sugieren que pudo haber tenido tanta agua como la Tierra en sus primeros días. Sin embargo, hoy en día la temperatura de la superficie de Venus es comparable a la de un horno de leña para pizzas, y la presión en la superficie es tan alta que "parece como si diez ballenas azules estuvieran presionando sobre ella al mismo tiempo".
La comunidad científica ha discutido durante mucho tiempo por qué la Tierra y Venus se han embarcado en caminos evolutivos completamente diferentes. White-Giannella y Crisanson-Totten propusieron que Venus pudo haber desencadenado temprano un desequilibrio en el ciclo del carbono y un proceso de invernadero desbocado porque estaba más cerca del Sol y tenía una cantidad inicial de agua ligeramente menor. A medida que el dióxido de carbono continúa acumulándose en la atmósfera y la temperatura aumenta gradualmente, eventualmente se pierde una gran cantidad de agua y la vida, si alguna vez existió, pierde su hábitat.
En los próximos años, se espera que múltiples misiones a Venus respondan a este "misterio del planeta hermano" y prueben inferencias clave del modelo del ciclo del carbono mencionado anteriormente. White-Giannella cree que, aunque es casi imposible para los humanos aterrizar en la superficie de un exoplaneta real en un tiempo previsible, Venus, "el análogo más cercano a los exoplanetas similares a la Tierra", ofrece una ventana única.
El equipo de investigación espera que los datos de estas misiones ayuden a verificar el marco teórico del desequilibrio del ciclo del carbono en planetas áridos y puedan usarse para interpretar las características atmosféricas y los estados evolutivos de exoplanetas distantes. Krissanson-Totten señaló que esta investigación tiene implicaciones importantes sobre cómo evaluamos el "inventario real" de planetas potencialmente habitables en el universo. Es probable que muchos objetivos que alguna vez fueron clasificados aproximadamente como "candidatos habitables" sean reclasificados bajo criterios más estrictos de contenido de agua y ciclo del carbono.