Imagine un planeta donde toda la atmósfera es como una sauna humeante. Así es esencialmente como es un “mundo de vapor”, aunque hay más en estos exoplanetas y sus entornos sofocantes que los hacen especiales.
Un reciente estudiar publicado en The Astrophysical Journal Explora la naturaleza extraña del agua en estos exoplanetas, clasificados como “sub-neptunes” porque su tamaño y masa son entre la tierra y neptuno.
Aunque la falta de agua líquida en la superficie de los mundos de vapor hace que sea imposible que cualquier cosa viva allí, saber cómo han evolucionado podría ser un paso crítico en la búsqueda de la vida extraterrestre.
Tamizar a través de mundos de vapor
Décadas después de la existencia de Steam Worlds se predijo inicialmente, el telescopio espacial James Webb (JWST) hizo el primer avistamiento confirmado de uno en 2024. Ubicado a casi 100 años de luz, el Exoplanet (GJ 9827 D) se descubrió que era el doble del tamaño de la tierra, con una atmósfera hecha casi por completo de vapor de agua caliente. Los investigadores creen que las futuras observaciones de JWST descubrirán muchas más exoplanetas de vapor como esta.
Los mundos de vapor como GJ 9827 D no son hospitalarios con el tipo de vida que se encontraría en la Tierra. Esto se debe a que tienden a estar mucho más cerca de su estrella anfitriona que la tierra del sol; El agua líquida no se encuentra en ninguna parte en sus superficies, pero el agua toma algunas formas diferentes en otras partes de los planetas.
Debajo de la atmósfera humeante se encuentra una región de “agua supercrítica”, una fase desconcertante de agua que no es de gas ni líquido, sino que tiene propiedades de ambos estados. Agua supercrítica No solo existe en planetas más allá de nuestro sistema solar; También existe en la Tierra, arrojando ventilaciones hidrotérmicas en las profundidades del océano. También se ha recreado en laboratorios, incluso utilizados en ingeniería nuclear, bioenergía y tratamiento de residuos.
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Fases de agua en mundos de vapor
Más allá de sus estados humeantes y supercríticos, el agua en las subconeptunas puede transformarse en “hielo superiónico” debido a la presión extrema y las temperaturas. En esta fase, las moléculas de agua se reorganizan para que los iones de hidrógeno se muevan libremente a través de una red de oxígeno. Como resultado, el hielo superiónico posee propiedades sólidas y líquidas.
Estos estados inusuales del agua inspiraron a los investigadores a crear un modelo mejorado de mundos de vapor, que a menudo se han examinado con modelos desarrollados para estudiar lunas heladas en nuestro sistema solar. Sin embargo, las subneptunas son de 10 a 100 veces más masivas y no tienen costras heladas.
Los investigadores querían comprender cómo el agua en las subneptunas podría comportarse como vapor puro, como fluido supercrítico y en estados extremos como el hielo superiónico. Creen que saber cómo estos exoplanetas han evolucionado para contener estas formas de agua podría desbloquear los próximos pasos para encontrar vida en otros planetas de agua.
“The interiors of planets are natural ‘laboratories’ for studying conditions that are difficult to reproduce in a university laboratory on Earth. What we learn could have unforeseen applications we haven’t even considered. The water worlds are especially exotic in this sense,” said co-author Natalie Batalha, a professor of astronomy and astrophysics at the University of California, Santa Cruz, in a declaración.
“En el futuro, podemos encontrar que un subconjunto de estos mundos de agua representa nuevos nichos de por vida en la galaxia”, continuó Batalha.
A lo largo de vapor por delante para buscar la vida alienígena
Combinando información de modelos atmosféricos e interiores anteriores, a los investigadores se les ocurrió un nuevo modelo para mapear la evolución de un subneptuno rico en agua. El modelo indica que el radio de estos tipos de planetas es más pequeño de lo predicho por modelos anteriores, y que el agua en el interior es más fría de lo que se sugirió anteriormente.
También confirmó que el agua en el interior puede pasar de un estado de plasma a hielo superiónico.
Estas propiedades, cambiando los radios y la composición de un planeta, son cruciales para estudiar la evolución de un subneptuno durante miles de millones de años. Y a pesar de que los mundos de vapor no son la respuesta a vida extraterrestremodelarlos podría ayudar a los científicos a refinar las predicciones para la existencia de exoplanetas ricas en agua y similares a la tierra.
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