Científicos simulan las condiciones de exoplanetas ricos en agua

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Ilustración de dos exoplanetas ricos en agua con atmósferas brumosas. Crédito: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University
Ilustración de dos exoplanetas ricos en agua con atmósferas brumosas. Crédito: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Científicos de la Universidad Johns Hopkins han logrado un gran avance al simular las condiciones de neblina en exoplanetas ricos en agua, lo que ayuda a comprender cómo afecta la neblina a las observaciones realizadas con telescopios. Los hallazgos ayudarán a modelizar la formación y evolución de exoplanetas con agua y proporcionarán nuevos recursos para estudiar la química atmosférica de los exoplanetas.

¿Hay vida fuera del sistema solar? Para responder a estas preguntas es necesario elaborar modelos detallados de los distintos tipos de planetas con agua. Sin embargo, esto supone un enorme reto debido a las limitaciones del trabajo de laboratorio a realizar. De ahí que los científicos estén utilizando una nueva técnica de laboratorio para sacar más partido a los datos de los grandes y lujosos telescopios.

El equipo realizó experimentos en el laboratorio de Sarah Hörst ( profesora asociada de Ciencias de la Tierra y Planetarias en Johns Hopkins) en una cámara personalizada. Son los primeros en calcular la cantidad máxima de neblina que puede formarse en mundos acuáticos fuera de nuestro sistema solar.

La presencia de brumas y otras partículas en la atmósfera del planeta influye enormemente en las temperaturas globales, los niveles de luz estelar entrante y otros factores que pueden dificultar o favorecer la actividad biológica.

Las brumas están formadas por partículas sólidas suspendidas en un gas que modifican la forma en que la luz reacciona ante el gas. La forma en que las partículas se dispersan a través de una atmósfera puede verse influida por la neblina, tanto en términos de intensidad como de tipo, lo que puede alterar la información que puede obtenerse sobre planetas lejanos utilizando telescopios.

Chao He, científico planetario que dirigió la investigación en Johns Hopkins, declaró: "El agua es lo primero que buscamos cuando intentamos ver si un planeta es habitable, y ya hay observaciones apasionantes de agua en atmósferas de exoplanetas. Pero nuestros experimentos y modelos sugieren que lo más probable es que estos planetas también contengan neblina. Esta neblina complica mucho nuestras observaciones, ya que nubla nuestra visión de la química atmosférica y las características moleculares de un exoplaneta".

El equipo creó dos mezclas de gases con vapor de agua y otras sustancias que se cree que son comunes en los exoplanetas. Para imitar cómo la luz de una estrella iniciaría las reacciones químicas que dan lugar a las partículas de niebla, sometieron las mezclas a radiación ultravioleta. Para determinar cómo reaccionarían las partículas con la luz de la atmósfera, midieron la cantidad de luz que reflejaban y absorbían.

La información recién descubierta coincidía más con las firmas químicas de un exoplaneta bien estudiado conocido como GJ 1214 b que con estudios anteriores, lo que indicaba que las brumas con características ópticas diferentes podrían causar interpretaciones erróneas de la atmósfera de un planeta.

Según Hörst, "las atmósferas alienígenas pueden diferir mucho de las de nuestro sistema solar. Hay más de 5.000 exoplanetas confirmados con distintas químicas atmosféricas".

El equipo trabaja actualmente en la producción de "análogos" adicionales de la bruma en el laboratorio utilizando mezclas de gases que se asemejen más a lo que los científicos observan a través de los telescopios.

Fuentes, créditos y referencias:

Universidad Johns Hopkins - Chao He et al, Optical properties of organic haze analogues in water-rich exoplanet atmospheres observable with JWST, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02140-4

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