Desarrollando un nuevo modelo, el grupo de investigadores estudió, por primera vez, la química de la atmósfera de estos satélites extrasolares, cuya existencia se ha predicho teóricamente.
Una simulación de lo que sucedería en la atmósfera de una luna del tamaño de la Tierra que orbita un planeta extrasolar del tamaño de Júpiter y sin acceso a luz solar hizo un equipo de investigadores del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción (UdeC), liderado por el académico doctor Stefano Bovino en colaboración con el University Observatory Munich, el Observatoire de la Côte d’Azur, el European Southern Observatory y Sophia University.
Patricio Ávila, estudiante de Doctorado del Departamento de Astronomía UdeC, es el primer autor de la investigación que realizó como parte de su tesis de pregrado, bajo la guía del doctor Bovino y cuyos resultados se publicarán en la prestigiosa revista International Journal of Astrobiology, en un artículo denominado “Presencia de agua en exolunas que orbitan planetas que flotan libremente: un caso de estudio”.
Según se sabe, un planeta que flota libremente es un objeto que orbita alrededor de un objeto masivo no estelar como una enana marrón o del Centro Galáctico. La presencia de exolunas orbitándolos se ha predicho teóricamente e inferido recientemente desde observaciones, pero “esta clase de objetos no se han detectado, si bien teóricamente sabemos que deben estar ahí”, sostiene Ávila.
En este contexto, explica que “hemos hecho un modelo de lo que pasa en una atmósfera de una luna que pertenece a un planeta sin acceso a luz solar, que llamamos planeta errante o en inglés free-floating planet (FFP), un planeta sin estrella”, de los que hasta ahora sólo hay posibles candidatos. “Este objeto hipotético del tamaño de la Tierra (luna) gira alrededor de uno más masivo del tamaño de Júpiter. Exploramos qué sucede con la química en esta atmósfera, si es posible que se forme agua líquida en su superficie”, precisa.
Ahí el principal resultado. “Las simulaciones que hicimos muestran que en las lunas de los planetas errantes puede existir agua líquida y que es posible, dentro de ciertos parámetros realistas, que el agua se forme en la superficie y se mantenga líquida”, sostiene.
La cantidad final de agua para una exoluna de masa terrestre es muy menor que la que hay en los océanos de la Tierra, pero lo trascendente es que es suficiente para albergar el desarrollo potencial de la vida primordial, resalta. Y también releva que son ambientes muy fríos (por no recibir calor de la luz de una estrella), por lo que podría no haber condiciones para tener agua líquida, sino congelada.
En la investigación se reemplazó una estrella como fuente principal de energía por otras: como el calentamiento tidal (generado por disipación del energía orbital y rotacional al interior del planeta/luna) o el calentamiento por isótopos radioactivos (calentamiento radiogénico). También se incluyó la interacción de la atmósfera con los rayos cósmicos, partículas altamente energéticas que intervienen químicamente con compuestos en este tipo de ambiente. Estos rayos son el principal impulsor de ionización en el modelo de la atmósfera de la exoluna desarrollado y controlan la escala de tiempo de equilibrio químico.
Para llevar a cabo el estudio se utilizó Patmo, un nuevo código para el modelaje atmosférico en una dimensión y que fue desarrollado por Tommaso Grassi, investigador del Ludwig-Maximilians Universität München.
En ciencia siempre que se hace un hallazgo y se resuelve una incógnita se abren otras que se vuelven nuevos retos científicos. “Hay agua líquida. ¿Qué tan estable es para mantenerse en el tiempo?”, menciona el investigador UdeC como nueva interrogante.
En el trabajo se abordan aspectos como que para mantener una temperatura superficial que permita tener agua líquida se requieren ciertas condiciones y habría que determinar qué sucede cuando cambian. Fue muy explorado por los investigadores el papel del calentamiento por fuerzas de marea (tidal), ingrediente clave en el modelo para tener agua líquida, “pero no exploramos qué pasa cuando estas fuerzas con el tiempo disminuyen, porque eso pasa en una situación realista, y al recibir menos calor de esas fuerzas el agua pudiese congelarse”, plantea Ávila. Se trata de una posibilidad abierta y la reconoce como una duda valiosa de aclarar mediante otro estudio.
El prefijo “exo” se usa para referirse a objetos como planetas y lunas fuera del Sistema Solar. También se llaman “extrasolares”.