atmósferas de exoplanetas

Un telescopio observa una estrella durante muchas noches seguidas. En algún lugar del flujo de luz se esconde una diminuta caída de brillo: un planeta del tamaño de la Tierra ha bloqueado por un instante parte de la estrella. Esa caída dura unas horas y se repite una vez al año o incluso con menos frecuencia.

Los meteorólogos ya están acostumbrados a confiar en las redes neuronales: el modelo GraphCast acierta el clima terrestre con días de antelación, basándose en imágenes globales de la atmósfera. Pero este "cerebro" puede trasladarse a otro planeta, donde el aire es más tenue y el sol calienta de otra manera.

Un planeta en la zona habitable no es garantía de vida. Así como un director guía a la orquesta, la estrella, a lo largo de miles de millones de años, dicta el ritmo y el carácter de la evolución de las atmósferas planetarias.

En 1433 pares de galaxias esparcidos por el cielo, los astrónomos notaron un patrón inusual. Las vecinas situadas «encima» o «debajo» de un sistema estelar masivo contienen hasta un cuarto más de oxígeno que las que se encuentran en el plano de su disco.

Noche en La Palma. El telescopio de 4,2 metros William Herschel apunta a Venus. En el foco, un polarímetro experimental llamado ExPo, diseñado para capturar la luz fantasma de exoplanetas.

Cuando el telescopio JWST descompone la luz de un lejano exoplaneta en un espectro, lee una crónica química. Pero esta crónica no es una verdad monolítica, sino una atmósfera que la radiación estelar reescribe constantemente.

El enigma del valle de los radios —una abrupta caída en el número de exoplanetas con un radio de ~1,8 radios terrestres— no deja en paz a los astrónomos.

En 2024, el equipo de David Charbonneau apuntó el telescopio Magellan, equipado con el espectrógrafo WINERED, hacia LHS 1140. Durante el tránsito, la espectroscopia de alta resolución captó una línea de absorción de helio metaestable a 10833 Å.

Cuando un planeta lejano pasa frente a su estrella, bloquea brevemente parte de la luz. Los astrónomos llaman a esto tránsito y por la profundidad de la caída deducen el tamaño del planeta. Pero la luz tiene una propiedad: un cuerpo masivo actúa como una lente.

Buscar vida más allá de la Tierra es como sintonizar una vieja radio: escuchamos el susurro químico de las atmósferas de exoplanetas lejanos, tratando de captar señales de actividad biológica.

Un planeta rocoso al rojo vivo se parece a una olla de sopa hirviendo, solo que su tapa es la atmósfera. Los gases escapan del magma, envuelven el mundo en una manta densa y a la vez influyen en la rapidez con que se enfría el cuerpo celeste.

Agita con fuerza una olla de sopa hirviendo: el líquido chapotea y las ondas golpean las paredes. Algo muy parecido ocurre dentro de un planeta gaseoso cuando, en una órbita alargada, pasa cerca de su estrella. La gravedad estelar excita potentes ondas internas en el planeta, conocidas como modos fundamentales de marea.

En las profundidades de la Tierra, bajo una gruesa capa de granito, los detectores capturan a unos visitantes raros del espacio: los muones. Estas partículas nacen en lo alto de la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan contra los núcleos de los átomos del aire.

Cuando los astrónomos observan mundos lejanos, a menudo no ven líneas nítidas de vapor de agua o metano, sino una silueta borrosa, como si el planeta se hubiera puesto un velo denso.

La búsqueda de vida extraterrestre es como una investigación detectivesca: a partir de pistas diminutas hay que distinguir rastros de vida de huellas aleatorias de la naturaleza inerte. En la luna Encelado de Saturno, los detectives tienen suerte: de grietas en la corteza helada brotan géiseres que expulsan agua del océano subterráneo directamente al espacio.

Alrededor de las pequeñas, frías pero extremadamente inquietas enanas rojas, a menudo se encuentran planetas del tamaño de la Tierra.

Imagina una moneda diminuta escondida en una caja fuerte perfecta, pero cuyas paredes son tan delgadas que la moneda a veces las atraviesa, dejando un sonido apenas perceptible. Los axiones son como esas monedas, solo que en lugar de metal son partículas, y en lugar de una caja fuerte, la materia ordinaria.

En el borde del sistema solar, mucho más allá de la órbita de Neptuno, algo desvía a los bloques de hielo. Sus órbitas están alargadas e inclinadas de manera similar, como si una mano invisible los hubiera colocado siguiendo un mismo patrón.

Un cocinero añade más azúcar a la masa y el pastel sale distinto. Igual ocurre con una estrella: la composición de su "masa" —la nube de gas y polvo de la que nacen los planetas— determina qué mundos aparecerán a su alrededor.

Marte es un desierto helado con una temperatura promedio de menos 60 grados. Para calentarlo sin biología, los científicos proponen tres enfoques con una idea común: crear una manta densa que retenga el calor. El primero es desplegar mantas de película transparente sobre las bases.

La luz de una estrella lejana, al atravesar la atmósfera del planeta K2-18b, dejó unas peculiares "huellas dactilares" en el espectro. Los astrónomos recogieron esa luz durante 420 horas con el telescopio espacial James Webb y la descompusieron en colores, como un arcoíris.

Ecuaciones simples que describen los ciclos de zorros y conejos se han aplicado a bacterias en exoplanetas distantes, como K2-18 b. Estos mundos albergan océanos profundos bajo densas atmósferas de hidrógeno.

En su juventud, nuestro sol irradiaba aproximadamente un 30% menos de energía que hoy; esta paradoja del sol joven débil ha inquietado durante mucho tiempo a los planetólogos: con tal déficit de calor, los océanos terrestres deberían haberse congelado, pero las evidencias geológicas indican lo contrario.

Hoy, la superficie marciana es una casa fría y casi sin aire. El sueño de muchos es reconstruirla por completo: calentar el planeta, llenarlo con aire de dióxido de carbono y nitrógeno.

En los exoplanetas que siempre dan la misma cara a su estrella, la mitad nocturna está condenada a un frío eterno. Pero las montañas pueden cambiar las cosas. Las irregularidades de la superficie agitan el océano de aire, dirigiendo flujos de humedad a través del límite entre el día y la noche.

En los océanos bajo el hielo de Europa, Ganímedes y Calisto podría esconderse la vida. Sus ladrillos de carbono, quizás se hornearon antes del nacimiento de las lunas, en el disco de gas y polvo alrededor del joven Júpiter. Este horno cósmico gigante funcionaba con un lento calentamiento por fricción, no con la dura luz ultravioleta.

El telescopio Kepler de William Borucki captaba el débil parpadeo de estrellas lejanas y descubrió miles de planetas alrededor de otros soles. Entre ellos hay un vacío evidente: casi no hay mundos de tamaño intermedio entre las bolas rocosas y los gigantes acuáticos esponjosos.

En una nube oscura y fría entre las estrellas, una mota de polvo de una milésima de milímetro atrapa moléculas ligeras. El monóxido de carbono y el hidrógeno se adhieren a su superficie como gotas de lluvia a un cristal y reaccionan. Tras varios pasos se obtiene metanol, el mismo alcohol que forma parte del limpiaparabrisas.

El clima de un planeta se parece a una vieja cama de muelles: si presionas un extremo, los muelles se comprimen; al soltarlos, se estiran y devuelven todo a su lugar. La Tierra tiene tres de estos muelles, y funcionan como un equipo.

Los planetas rebeldes, expulsados de sistemas estelares, pueden albergar vida en sus lunas. Una luna de un planeta así puede conservar calor y agua líquida durante miles de millones de años. Todo el secreto está en una fiable «manta» y una «estufa» interna.

Cuando en una estrella de neutrones se produce una explosión de rayos X, su atmósfera se calienta hasta millones de grados. La luz que captamos con los telescopios atraviesa esa densa capa de gas y, por el camino, se transforma notablemente. El espectro ya no es el de un horno perfecto: algunos colores se intensifican y otros se atenúan.

Los científicos construyeron un modelo de la Tierra del que eliminaron todos los organismos vivos, desde bacterias hasta árboles. Durante miles de millones de años, esta «casa vacía» no se convirtió en un desierto helado. Los volcanes, como un horno, emiten dióxido de carbono, y la meteorización de las rocas, como un termostato, lo absorbe.

La Tierra es como una masa preparada con una receta precisa: dos partes de agua por una de tierra. Demasiada agua y el planeta se convierte en un océano sin fin, donde la inteligencia no tiene dónde agarrarse. Demasiada tierra y el agua se hunde en las profundidades, dejando un desierto.

Un planeta rocoso alrededor de otra estrella es como un plato en el horno. La estrella fija la temperatura: cuanto más lejos, más frío.

Escuchar a escondidas la atmósfera de un planeta lejano se ve obstaculizado por el ruido de la estrella. En el sistema TRAPPIST-1 los astrónomos utilizaron un planeta-«micrófono»: TRAPPIST-1 b, un vecino sin aire que solo graba interferencias.

La estrella calienta su planeta como un horno calienta una olla. Para la mayoría de los subneptunos (mundos más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno), el calor es suficiente para que bajo el cielo de hidrógeno hierva eternamente un océano de roca fundida.

Entre los exoplanetas, a menudo se encuentran subneptunos: mundos ligeramente más pequeños que Neptuno. Se descubren mediante el método de tránsito (por la atenuación de la estrella), cuyo pionero fue William Borucki.

La gravedad del planeta comprime y amasa rítmicamente la luna, como masa: gracias a este «amasado» constante, el interior se calienta y bajo la corteza helada pueden conservarse océanos de agua durante largos períodos. En la galaxia hay una abundancia de planetas errantes…

El agua es el estándar de oro de la vida. Buscamos sus huellas en Marte, en lunas heladas, en las atmósferas de planetas lejanos. Pero, ¿y si la vida no necesita agua? En un exoplaneta rocoso y cálido con una atmósfera delgada, el agua se evaporaría en cuestión de horas.