Nuevas observaciones de uno de los famosos planetas TRAPPIST-1 están una vez más provocando a los científicos con pistas tentadoras sobre un mundo que puede (o no) albergar una atmósfera capaz de sustentar agua líquida propicia para la vida.
TRAPPIST-1e es uno de los siete exoplanetas del tamaño de la Tierra agrupados alrededor de una estrella enana roja fría, más pequeña y más tenue que nuestro sol, que se encuentra a unos 40 años luz de distancia. Orbita en la “zona habitable” del sistema, donde las temperaturas podrían permitir la existencia de agua líquida, pero eso es sólo si el planeta tiene atmósfera. Las primeras observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) incluso insinuaron una posible atmósfera, revelando débiles firmas de metano, que, en la Tierra, resulta de organismos vivos y está vinculado a una química compleja en Titán, la luna envuelta en neblina de Saturno.
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“Basándonos en nuestro trabajo más reciente, sugerimos que el indicio tentativo de una atmósfera previamente reportado es más probable que sea ‘ruido’ de la estrella anfitriona”, dijo en un comunicado Sukrit Ranjan, profesor asistente en el Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona. “Sin embargo, esto no significa que TRAPPIST-1e no tenga atmósfera, sólo necesitamos más datos”.
El nuevo artículo utiliza simulaciones por computadora detalladas para probar si TRAPPIST-1e podría mantener de manera realista una atmósfera rica en metano, similar a la de Titán. Los resultados sugieren que el metano en un mundo que orbita una pequeña estrella enana roja activa como TRAPPIST-1 sería destruido mucho más rápido que en Titán, demasiado rápido para que cualquier proceso geológico plausible lo reponga.
Los últimos hallazgos se basan en dos artículos publicados en septiembre que analizaron las observaciones de TRAPPIST-1e realizadas por el JWST en 2023. Durante cuatro tránsitos separados cuando el planeta cruzó la cara de su estrella, el instrumento Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del JWST registró cambios sutiles en la luz de la estrella que podrían, en principio, revelar sustancias químicas atmosféricas. Los datos eran consistentes con una atmósfera dominada por nitrógeno y metano y carente de dióxido de carbono, descartando efectivamente una atmósfera similar a la de Venus o Marte.
Pero las señales variaron significativamente de un tránsito a otro, lo que sugiere que las mediciones estaban siendo contaminadas por la propia estrella. TRAPPIST-1 es más pequeño, más frío y mucho más tenue que nuestro sol, lo suficientemente frío como para que se puedan formar moléculas de gas, incluido el metano, en la propia atmósfera de la estrella.
“Informamos indicios de metano, pero la pregunta es: ‘¿el metano es atribuible a moléculas en la atmósfera del planeta o en la estrella anfitriona?'”, dijo Ranjan en el comunicado.
En el artículo, Ranjan y su equipo modelaron cuánto tiempo podría sobrevivir de manera realista el metano en el entorno de TRAPPIST-1e. Descubrieron que, si bien el metano de Titán puede persistir durante 10 a 100 millones de años, el metano de TRAPPIST-1e duraría sólo unos 200.000 años. El planeta recibe mucha más radiación ultravioleta que Titán, lo que hace que el metano se descomponga miles de veces más rápido, señala el estudio.
Eso hace que sea extraordinariamente improbable que los científicos atrapen al planeta durante una fase rica en metano, a menos que el metano se reponga a un ritmo extremo y continuo, dicen los investigadores. Mantener niveles similares a los de Titán requeriría que TRAPPIST-1e supere a Titán en la generación de metano, un escenario inverosímil que exigiría un vulcanismo global incesante, una liberación catastrófica de metano desde un interior helado o una repavimentación planetaria constante. Incluso bajo suposiciones generosas, estos procesos no pueden cubrir completamente el suministro de metano requerido, señala el estudio.
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Como resultado, el equipo concluye que se necesitan análisis más rigurosos y observaciones adicionales para determinar si TRAPPIST-1e tiene atmósfera y si los indicios tentativos de metano del JWST se originan en el planeta o son simplemente artefactos de la estrella.
“La tesis básica de TRAPPIST-1e es la siguiente: si tiene atmósfera, es habitable”, dijo Ranjan en el comunicado. “Pero ahora mismo, la pregunta de primer orden debe ser: ‘¿Existe siquiera una atmósfera?'”
A pesar de los desafíos, TRAPPIST-1e sigue siendo uno de los mundos potencialmente habitables más prometedores más allá de nuestro sistema solar. Sin embargo, el JWST, diseñado antes de que se descubriera el primer exoplaneta, está funcionando al límite de su sensibilidad al sondear las atmósferas de planetas del tamaño de la Tierra.
Los instrumentos futuros pueden ayudar a desentrañar las señales confusas. La próxima misión Pandora de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para 2026, observará estrellas y planetas simultáneamente para separar mejor las características estelares y atmosféricas.
Los investigadores también están planeando una rara observación de tránsito dual en la que TRAPPIST-1e y el planeta más interno TRAPPIST-1b cruzan la estrella juntos. Se sabe que TRAPPIST-1b carece de atmósfera, por lo que comparar su señal “limpia” con la de TRAPPIST-1e podría revelar qué características pertenecen a la estrella y cuáles, si las hay, surgen de la atmósfera de TRAPPIST-1e, dicen los científicos.
“Estas observaciones nos permitirán separar lo que hace la estrella de lo que sucede en la atmósfera del planeta, en caso de que la tenga”, dijo Ranjan.
El artículo sobre estos resultados se publicó el 3 de noviembre en The Astrophysical Journal Letters.