Las estrellas jóvenes pueden destruir rápidamente las atmósferas de planetas similares a la Tierra potencialmente habitables, una dificultad adicional significativa para la vida en otros sistemas.
Investigadores con sede en la Universidad de Viena y el Instituto de Investigación Espacial de la ÖAW en Graz calcularon por primera vez la rapidez con la que una atmósfera similar a la Tierra se perdería de un planeta que orbita una estrella joven muy activa. Los resultados aparecerán próximamente en la revista 'Astronomy & Astrophysics Letters'.
Una de las preguntas más activas y emocionantes en la ciencia moderna es cómo abundan los planetas con atmósferas y condiciones de superficie similares a la Tierra y, por lo tanto, el potencial de albergar vida en el universo. Gran parte de las investigaciones recientes sobre este tema se han centrado en planetas que orbitan estrellas llamadas enanas M, que son más pequeñas que nuestro Sol y son el tipo más numeroso de estrellas en nuestro vecindario solar.
El principal impulsor de las pérdidas atmosféricas al espacio es la estrella central que el planeta está orbitando. Las estrellas tienen fuertes campos magnéticos, y estos conducen a la emisión de rayos X de alta energía y radiación ultravioleta. Estos fenómenos se conocen colectivamente como la "actividad" de la estrella.
A edades tempranas, las estrellas tienen altos niveles de actividad y, por lo tanto, emiten cantidades extremadamente grandes de rayos X y radiación ultravioleta. A medida que las estrellas envejecen, sus actividades disminuyen rápidamente. Es importante para los planetas que orbitan las enanas M, mientras que las actividades de estrellas como el Sol disminuyen rápidamente después de unos cientos de millones de años, las enanas M a menudo permanecen muy activas durante miles de millones de años.
La radiación de alta energía es importante porque se absorbe en la atmósfera de un planeta, lo que hace que el gas se caliente. Para la Tierra, el gas se calienta a temperaturas de más de 1.000 grados centígrados en la región superior conocida como la termosfera. Esta es la región en la que vuelan naves espaciales como los satélites y la Estación Espacial Internacional.
Cuando orbitan estrellas jóvenes con altos niveles de actividad, las termosferas de los planetas se calientan a temperaturas mucho más altas que, en casos extremos, pueden hacer que el gas fluya lejos del planeta. Hasta este nuevo estudio, la rapidez con que se pierden las atmósferas en estos casos hasta ahora no se ha explorado en detalle para planetas similares a la Tierra con atmósferas similares a la Tierra.
EN MENOS DE UN MILLÓN DE AÑOS
Los cálculos de los científicos de Viena han demostrado que se producirían pérdidas hidrodinámicas extremas de la atmósfera, lo que provocaría una pérdida de la atmósfera similar a la Tierra, en menos de un millón de años, lo que para la evolución de un planeta es casi instantáneo.
Estos resultados tienen implicaciones significativas para la evolución temprana de la Tierra y para la posibilidad de que se formen atmósferas similares a la Tierra alrededor de las enanas M.
Para la Tierra, la explicación más probable de por qué no se perdió la atmósfera es que la atmósfera primitiva estaba dominada por el dióxido de carbono, que enfría la atmósfera superior emitiendo radiación infrarroja al espacio, protegiéndola del calentamiento por la alta actividad del Sol temprano.
La atmósfera de la Tierra no podría haberse vuelto dominada por el nitrógeno, como lo es hoy, hasta después de varios cientos de millones de años, cuando la actividad del Sol disminuyó a niveles mucho más bajos.
Más dramáticamente, los resultados de este estudio implican que para los planetas que orbitan las estrellas enanas M, solo pueden formar atmósferas y superficies similares a la Tierra después de que los niveles de actividad de las estrellas disminuyen, lo que puede llevar hasta varios miles de millones de años.
Lo más probable es que muchos de los planetas que orbitan las estrellas enanas M tienen muy poca o posiblemente ninguna atmósfera. En ambos casos, la formación de vida en tales sistemas parece menos probable de lo que se creía anteriormente.
