Al buscar planetas extrasolares potencialmente habitables, los científicos están algo restringidos por el hecho de que solo conocemos un planeta donde existe vida (es decir, la Tierra). Por esta razón, los científicos buscan planetas que sean terrestres (es decir, rocosos), que orbitan dentro de las zonas habitables de sus estrellas y muestran signos de biofirmas como el dióxido de carbono atmosférico, que es esencial para la vida tal como la conocemos.
Este gas, que es en gran parte el resultado de la actividad volcánica aquí en la Tierra, aumenta el calor de la superficie a través del efecto invernadero y los ciclos entre el subsuelo y la atmósfera a través de procesos naturales. Por esta razón, los científicos han creído durante mucho tiempo que la tectónica de placas es esencial para la habitabilidad. Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por un equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania, este puede no ser el caso.
El estudio, titulado "Ciclismo de carbono y habitabilidad de planetas con tapa estancada del tamaño de la Tierra", se publicó recientemente en la revista científica Astrobiología. El estudio fue realizado por Bradford J. Foley y Andrew J. Smye, dos profesores asistentes del departamento de geociencias de la Universidad Estatal de Pensilvania.
En la Tierra, el volcanismo es el resultado de la tectónica de placas y ocurre donde dos placas chocan. Esto causa subducción, donde una placa se empuja debajo de la otra y más profundamente en el subsuelo. Esta subducción transforma el manto denso en magma flotante, que se eleva a través de la corteza hasta la superficie de la Tierra y crea volcanes. Este proceso también puede ayudar en el ciclo del carbono empujando el carbono hacia el manto.
Se cree que la tectónica de placas y el volcanismo han sido fundamentales para el surgimiento de la vida aquí en la Tierra, ya que aseguraron que nuestro planeta tuviera suficiente calor para mantener el agua líquida en su superficie. Para probar esta teoría, los profesores Foley y Smye crearon modelos para determinar qué tan habitable sería un planeta similar a la Tierra sin la presencia de tectónica de placas.
Estos modelos tuvieron en cuenta la evolución térmica, la producción de la corteza y el CO.2 ciclismo para restringir la habitabilidad de los planetas de tapa estancada rocosa, del tamaño de la Tierra. Estos son planetas donde la corteza consiste en una única placa esférica gigante que flota sobre el manto, en lugar de en piezas separadas. Se cree que tales planetas son mucho más comunes que los planetas que experimentan la tectónica de placas, ya que aún no se ha confirmado que los planetas más allá de la Tierra tengan placas tectónicas. Como explicó el profesor Foley en un comunicado de prensa de Penn State News:
“El vulcanismo libera gases a la atmósfera, y luego a través de la intemperie, el dióxido de carbono es extraído de la atmósfera y secuestrado en rocas superficiales y sedimentos. Equilibrar esos dos procesos mantiene el dióxido de carbono en un cierto nivel en la atmósfera, lo cual es realmente importante para determinar si el clima se mantiene templado y adecuado para la vida ".
Esencialmente, sus modelos tomaron en cuenta la cantidad de calor que el clima de un planeta estancado podría retener en función de la cantidad de calor y elementos productores de calor presentes cuando el planeta se formó (también conocido como su presupuesto de calor inicial). En la Tierra, estos elementos incluyen uranio que produce torio y calor cuando se descompone, que luego se descompone para producir potasio y calor.
Después de ejecutar cientos de simulaciones, que variaron el tamaño y la composición química del planeta, descubrieron que los planetas estancados de la tapa podrían mantener temperaturas lo suficientemente cálidas como para que el agua líquida pudiera existir en sus superficies durante miles de millones de años. En casos extremos, podrían mantener temperaturas que sostienen la vida durante hasta 4 mil millones de años, que es casi la edad de la Tierra.
Como indicó Smye, esto se debe en parte al hecho de que la tectónica de placas no siempre es necesaria para la actividad volcánica:
"Todavía tienes vulcanismo en planetas con tapa estancada, pero tiene una vida mucho más corta que en planetas con tectónica de placas porque no hay tanto ciclismo". Los volcanes dan como resultado una sucesión de flujos de lava, que se entierran como capas de un pastel con el tiempo. Las rocas y los sedimentos se calientan más a medida que se entierran ”.
Los investigadores también encontraron que sin la tectónica de placas, los planetas estancados de la tapa aún podrían tener suficiente calor y presión para experimentar la desgasificación, donde el gas de dióxido de carbono puede escapar de las rocas y llegar a la superficie. En la Tierra, dijo Smye, el mismo proceso ocurre con agua en zonas de fallas de subducción. Este proceso aumenta en función de la cantidad de elementos productores de calor presentes en el planeta. Como Foley explicó:
"Hay un rango de punto dulce donde un planeta está liberando suficiente dióxido de carbono para evitar que el planeta se congele, pero no tanto que la intemperie no pueda sacar el dióxido de carbono de la atmósfera y mantener el clima templado".
Según el modelo de los investigadores, la presencia y la cantidad de elementos productores de calor eran indicadores mucho mejores del potencial de un planeta para mantener la vida. Con base en sus simulaciones, descubrieron que la composición inicial o el tamaño de un planeta es muy importante para determinar si será habitable o no. O como lo dicen, la habitabilidad potencial de un planeta se determina al nacer.
Al demostrar que los planetas de tapa estancados aún podrían soportar la vida, este estudio tiene el potencial de extender en gran medida el rango de lo que los científicos consideran potencialmente habitable. Cuando se despliega el Telescopio Espacial James Webb (JWST) en 2021, se examinan las atmósferas de los planetas estancados de los párpados para determinar la presencia de biofirmas (como el CO2) será un objetivo científico importante.
Saber que más de estos mundos podrían sostener la vida es sin duda una buena noticia para aquellos que esperan que encontremos evidencia de vida extraterrestre en nuestras vidas.
