¿Son habitables todos los planetas?

La pregunta sobre la existencia de vida en otros lugares distintos a la Tierra se plantea de forma simultánea a la de la existencia de otros “mundos” similares al nuestro, hoy conocidos como exoplanetas (ver actividad).

Estos nuevos planetas extrasolares tienen diferentes tamaños y características, lo que los hace distintos en lo que se refiere a las probabilidades de albergar vida. Para separar de alguna manera los planetas que tienen probabilidad de albergar vida, de aquellos que no la tienen, se utiliza el concepto de zona de habitabilidad.

La zona de habitabilidad de una estrella es una franja a su alrededor en la que un planeta similar a la Tierra podría contener agua líquida durante 4000 millones de años. Así, si el planeta de tipo terrestre está muy alejado de la estrella, el agua podría estar en forma de hielo y demasiado cerca podría haberse evaporado.

Puede citarse el ejemplo del sistema kepler 22, con el planeta kepler 22b descubierto el 5 de diciembre,  de radio doble que la Tierra. En la imagen siguiente se observa como el planeta se encuentra dentro de la zona de habitabilidad de su estrella. Para comparar también se dibuja nuestro sistema solar con la Tierra y Marte dentro de la zona habitable. Kepler 22b se encuentra un 15% más cerca de su estrella que la Tierra del Sol. Además, la estrella Kepler 22 es  un 25% menos luminosa que el Sol, lo que permite que el planeta esté dentro de la zona de habitabilidad de la estrella.

Comparativa  de los sistemas estelares Kepler 22 y Solar (Fuente)

Comparativa de los sistemas estelares Kepler 22 y Solar (Fuente)

Entonces, la zona de habitabilidad depende de la luminosidad de la estrella. Una forma sencilla de calcular la distancia al centro de la franja es mediante la expresión:

d_{UA}=\sqrt{\frac{L_{estrella}}{L_{Sol}}}

donde el radio medio de la zona de habitabilidad medido en unidades astronómicas (UA), d, está relacionado con la luminosidad de la estrella y la luminosidad del Sol. En la página The Habitable Zone Gallery se encuentran representadas las zonas de habitabilidad de muchas de las estrellas con exoplanetas.

The Habitable Zone Gallery en http://www.hzgallery.org

The Habitable Zone Gallery en http://www.hzgallery.org 

Actividad 1. Calcula la distancia, en unidades astronómicas, al centro de la zona de habitabilidad para las siguientes estrellas, utilizando los siguientes datos de sus luminosidades.

Estrella Luminosidad
Gliese 581 0,0132 L-Sol
55 Cancri A 0,4430 L-Sol
51 Pegasi 1,1700 L-Sol
HD 40307 0,1340 L-Sol
HD 189733 0,2500 L-Sol
HD 93083 0,1340 L-Sol

La franja de habitabilidad no es solo una distancia, posee un radio interno y un radio externo. El radio interno es la distancia mínima para la cual no se produce un efecto invernadero sin límite, y el radio externo es la distancia máxima para la cual el efecto invernadero evita las bajas temperaturas que desencadenarían una glaciación permanente. Estos radios suelen tomarse como un 95% y un 137% de la distancia d.

Actividad 2. A partir de los datos anteriores calcula el radio interno y el externo de la franja de habitabilidad de esas estrellas.

El sistema estelar 51 Pegasi contiene el primer exoplaneta descubierto, llamado de manera informal Belerofonte (51 Pegasi b), con una masa de casi la mitad que Júpiter  y una distancia a su estrella de 0,052 UA. 

Recreación artística del sistema estelar 51 Pegasi (fuente)

Recreación artística del sistema estelar 51 Pegasi (fuente)

Actividad 3. Conocida la distancia del planeta 51 Pegasi b a su estrella (0,052 UA),  dibuja la zona de habitabilidad de la estrella y la órbita del planeta en torno a esta. ¿Es posible que exista agua en estado líquido en este planeta?

En la siguiente animación puedes ver que sucede con la zona de habitabilidad de algunas estrellas a medida que la edad de la estrella aumenta. Por defecto no se encuentra seleccionada ninguna estrella y toma como datos una estrella de 1 masa solar y un planeta de 1 UA de distancia a la estrella (es decir, toma al Sol y la Tierra como ejemplo).

Captura de pantalla de la animación que simula la evolución de la zona habitable de una estrella (Fuente)

Captura de pantalla de la animación que simula la evolución de la zona habitable de una estrella (Fuente)

Actividad 4. Ejecuta la animación disminuyendo la velocidad del paso del tiempo (deslizador rate) lo suficiente como para observar que le sucede a la zona de habitabilidad cuando la estrella evoluciona. ¿Se encuentra la Tierra dentro de la zona de habitabilidad siempre?¿Por qué crees que sucede?

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