Una investigación demostró que los exoplanetas pueden contener mucho más agua de lo que se creía hasta ahora
Una reciente investigación ha logrado determinar que los exoplanetas tienen mucho más agua en su interior de lo que se suponía. Esta investigación se hizo luego de determinarse hace unos años que la mayor cantidad de agua en la Tierra no está en los océanos sino en su interior.
Nuestro planeta Tierra tiene un núcleo de hierro que está rodeado por un manto de roca de silicato y agua que conforman los océanos en su superficie. La ciencia ha utilizado este sencillo modelo de planeta hasta hoy para investigar exoplanetas, es decir, planetas que orbitan alrededor de otra estrella fuera de nuestro sistema solar, tal como relata Phys.org. Pero Caroline Dorn, profesora de exoplanetas en la ETH de Zúrich (Suiza) indica que “en los últimos años nos hemos dado cuenta de que los planetas son más complejos de lo que pensábamos".
La mayoría de los exoplanetas que se conocen en la actualidad se encuentran cerca de su estrella. Esencialmente son mundos calientes con océanos de magma fundido que aún no se han enfriado para formar un manto sólido de roca de silicato como la Tierra. El agua se disuelve muy bien en estos océanos de magma, a diferencia, por ejemplo, del dióxido de carbono, que se desgasifica rápidamente y asciende a la atmósfera.
En esos casos el núcleo de hierro se encuentra debajo del manto fundido de silicatos. Pero la pregunta que aparece entonces es cómo se distribuye el agua entre los silicatos y el hierro, en un modelo diferente a nuestro planeta. Justamente este punto es lo que precisamente Dorn ha investigado en colaboración con Haiyang Luo y Jie Deng de la Universidad de Princeton con la ayuda de cálculos de modelos basados en leyes fundamentales de la física. Los resultados de ese trabajo fueron presentados en la revista Nature.
Los océanos solo contiene una pequeña porción del agua del planeta
La profesora Don explica los resultados a Phys.org al indicar que "el núcleo de hierro tarda en formarse. Una gran parte del hierro se encuentra inicialmente en la sopa de magma caliente en forma de gotitas". El agua contenida en esta sopa se combina con estas gotitas de hierro y se hunde con ellas hasta el núcleo. "Las gotitas de hierro se comportan como un ascensor que es transportado hacia abajo por el agua", explica Dorn.
Lo relevante de esta investigación es que hasta ahora, este comportamiento sólo se conocía en el caso de presiones moderadas, como las que prevalecen también en la Tierra. No se sabía qué sucedía en el caso de planetas más grandes con condiciones internas de mayor presión. Cuanto más grande es el planeta y mayor es su masa, más tiende el agua a irse con las gotitas de hierro y a integrarse en el núcleo. En determinadas circunstancias, el hierro puede absorber hasta 70 veces más agua que los silicatos.
Sin embargo, debido a la enorme presión en el núcleo, el agua ya no se presenta en forma de moléculas de H2O, sino que está presente en hidrógeno y oxígeno. El motivo de este estudio son las investigaciones sobre el contenido de agua de la Tierra, que hace cuatro años dieron un resultado sorprendente: los océanos de la superficie terrestre contienen sólo una pequeña fracción del agua total de nuestro planeta.
Subestimar el agua en un exoplaneta lleva a cálculos erróneos
El contenido del equivalente a 80 océanos de la Tierra podría estar oculto en su interior. Esto se demuestra mediante simulaciones que calculan cómo se comporta el agua en condiciones similares a las que prevalecían cuando la Tierra era joven. Por lo tanto, los experimentos y las mediciones sismológicas son compatibles. Los nuevos hallazgos sobre la distribución del agua en los planetas tienen consecuencias dramáticas para la interpretación de los datos de observación astronómica.
Con sus telescopios en el espacio y en la Tierra, los astrónomos pueden, en determinadas condiciones, medir el peso y el tamaño de un exoplaneta. Con estos cálculos, elaboran diagramas de masa-radio que permiten extraer conclusiones sobre la composición del planeta. Si al hacerlo, como hasta ahora, se ignora la solubilidad y la distribución del agua, el volumen de agua puede subestimarse drásticamente hasta en diez veces.
Es por ello que los autores del trabajo lograron demostrar que los planetas son mucho más abundantes en agua de lo que se creía anteriormente. La distribución del agua también es importante para entender cómo se forman y se desarrollan los planetas. El agua que se ha hundido hasta el núcleo queda atrapada allí para siempre. Sin embargo, el agua disuelta en el océano de magma del manto puede perder gas y ascender a la superficie durante el enfriamiento del manto.
Referencia de la noticia:
Luo, H., Dorn, C. & Deng, J. The interior as the dominant water reservoir in super-Earths and sub-Neptunes. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02347-z