Los astrónomos ahora descubren rutinariamente planetas que orbitan estrellas fuera del sistema solar; se llaman exoplanetas. Pero en el verano de 2022, los equipos que trabajan en el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito de la NASA encontraron algunos planetas particularmente interesantes orbitando en las zonas habitables de sus estrellas madre.

Un planeta es un 30% más grande que la Tierra y su estrella en menos de tres días. El otro es un 70% más grande que la Tierra y podría albergar un océano profundo. Estos dos exoplanetas son súper-Tierras, más grandes que la Tierra pero más pequeños que los gigantes de hielo como Urano y Neptuno.

Soy profesor de astronomía que estudia núcleos galácticos, galaxias distantes, astrobiología y exoplanetas. Sigo de cerca la búsqueda de planetas que puedan albergar vida.

Si bien la Tierra sigue siendo la única morada conocida de vida en el universo, los científicos reconocen la importancia de explorar planetas con propiedades similares a las nuestras en la búsqueda de vida extraterrestre. Sorprendentemente, investigaciones recientes indican que las perspectivas más prometedoras para la vida descubiertas pueden estar en súper-Tierras, similares a las descubiertas recientemente.

Las supertierras se refieren a planetas rocosos que superan el tamaño de la Tierra pero no alcanzan las dimensiones de Neptuno. Se han convertido en un objetivo común para la investigación debido a varios factores. En primer lugar, muchas supertierras se encuentran en órbita alrededor de estrellas enanas frías, que tienen una masa más baja y una vida útil más larga que nuestro Sol. Estas estrellas enanas frías superan significativamente en número a las estrellas similares al Sol, lo que hace que las súper-Tierras sean más frecuentes en el universo. De hecho, los científicos ya han identificado súper-Tierras alrededor del 40% de las estrellas enanas frías estudiadas hasta ahora. Al extrapolar los datos, los astrónomos estiman que hay decenas de miles de millones de supertierras solo dentro de las zonas habitables de la Vía Láctea, donde podrían existir las condiciones para el agua líquida, un elemento crucial para la vida tal como la conocemos.

Sorprendentemente, las proyecciones sugieren que aproximadamente un tercio de todos los exoplanetas conocidos son supertierras, lo que los convierte en el tipo de exoplaneta más común en nuestra galaxia. Muy cerca de nuestro sistema solar, incluso existe una súper Tierra ubicada a solo seis años luz de distancia. Esto destaca la singularidad de nuestro propio sistema solar, ya que carece de un planeta dentro del rango de masa entre la Tierra y Neptuno.

Dadas estas estadísticas y la importancia del agua para la habitabilidad, el enfoque de los astrobiólogos y astrónomos se está volviendo hacia el estudio de las súper-Tierras. Estos fascinantes cuerpos celestes tienen un inmenso potencial para descubrir los misterios de la vida más allá de la Tierra y expandir nuestra comprensión de la diversidad y prevalencia de la vida en el cosmos.

La detección y el estudio de exoplanetas se basan principalmente en métodos que hacen que los planetas más grandes, como las supertierras, sean más accesibles para los científicos. Las técnicas de detección más comunes implican observar la influencia gravitacional de un planeta sobre su estrella madre o detectar la atenuación temporal de la luz de una estrella cuando un planeta transita frente a ella. Los planetas más grandes producen efectos más notables en estas observaciones, lo que los hace más fáciles de identificar y estudiar en comparación con los planetas más pequeños del tamaño de la Tierra.

En la búsqueda de planetas habitables, los científicos han comenzado a cuestionar la noción de que la Tierra representa el epítome de un mundo hospitalario. Si bien la Tierra ha sustentado la vida, su historia revela fluctuaciones en el clima, que van desde el calor extremo hasta las heladas profundas. Factores como la actividad tectónica y las variaciones en el brillo solar han hecho que la Tierra sea inhabitable para los organismos grandes durante gran parte de sus 4.500 millones de años de existencia. Las simulaciones sugieren que la habitabilidad a largo plazo de la Tierra no era un resultado seguro, sino más bien una cuestión de azar. En este contexto, los seres humanos y otras formas de vida complejas se consideran beneficiarios afortunados de circunstancias favorables.

Al estudiar las supertierras, que ofrecen una gama más amplia de condiciones y entornos potencialmente más estables que la Tierra, los científicos pueden obtener información sobre los factores que contribuyen a la habitabilidad de un planeta. Estas investigaciones amplían nuestra comprensión de las posibilidades y limitaciones de los mundos que sustentan la vida, arrojando luz sobre la amplia gama de hábitats potenciales que pueden existir más allá de nuestro propio planeta.

Los investigadores han elaborado una lista de los atributos que hacen que un planeta sea muy propicio para la vida. Es más probable que los planetas más grandes sean geológicamente activos, una característica que los científicos creen que promovería la evolución biológica. Entonces, el planeta más habitable tendría aproximadamente el doble de la masa de la Tierra y sería entre un 20% y un 30% más grande en volumen. También tendría océanos que son lo suficientemente poco profundos para que la luz estimule la vida hasta el fondo del mar y una temperatura promedio de 77 grados Fahrenheit (25 grados Celsius). Tendría una atmósfera más espesa que la de la Tierra que actuaría como una manta aislante. Finalmente, tal planeta orbitaría una estrella más vieja que el Sol para dar vida más tiempo para desarrollarse, y tendría un fuerte campo magnético que lo protegería contra la radiación cósmica. Los científicos creen que estos atributos combinados harán que un planeta sea súper habitable.

Por definición, las supertierras tienen muchos de los atributos de un planeta superhabitable. Hasta la fecha, los astrónomos han descubierto dos docenas de exoplanetas super-Tierra que son, si no el mejor de todos los mundos posibles, teóricamente más habitables que la Tierra.

Recientemente, ha habido una emocionante adición al inventario de planetas habitables. Los astrónomos han comenzado a descubrir exoplanetas que han sido expulsados de sus sistemas estelares, y podría haber miles de millones de ellos vagando por la Vía Láctea. Si una súper Tierra es expulsada de su sistema estelar y tiene una atmósfera densa y una superficie acuosa, podría albergar vida durante decenas de miles de millones de años, mucho más tiempo del que podría persistir la vida en la Tierra antes de que el Sol muera.

Una de las supertierras recién descubiertas, TOI-1452b, podría estar cubierta por un océano profundo y podría ser propicia para la vida. Benoit Gougeon, Universidad de Montreal, CC BY-ND

Detectando vida en súper-Tierras Para detectar vida en exoplanetas distantes, los astrónomos buscarán firmas biológicas, subproductos de la biología que son detectables en la atmósfera de un planeta.

El telescopio espacial James Webb de la NASA fue diseñado antes de que los astrónomos descubrieran exoplanetas, por lo que el telescopio no está optimizado para la investigación de exoplanetas. Pero es capaz de hacer algo de esta ciencia y está programado para apuntar a dos supertierras potencialmente habitables en su primer año de operaciones. Otro conjunto de súper-Tierras con océanos enormes descubiertos en los últimos años, así como los planetas descubiertos este verano, también son objetivos atractivos para James Webb.

Pero las mejores posibilidades de encontrar signos de vida en las atmósferas de los exoplanetas vendrán con la próxima generación de telescopios terrestres gigantes: el Telescopio Extremadamente Grande de 39 metros, el Telescopio de Treinta Metros y el Telescopio Gigante de Magallanes de 25,4 metros. Estos telescopios están todos en construcción y listos para comenzar a recopilar datos a finales de la década.

Los astrónomos saben que los ingredientes para la vida están ahí fuera, pero habitable no significa habitado. Hasta que los investigadores encuentren evidencia de vida en otros lugares, es posible que la vida en la Tierra haya sido un accidente único. Si bien hay muchas razones por las que un mundo habitable no tendría signos de vida, si en los próximos años los astrónomos observan estas súper Tierras súper habitables y no encuentran nada, la humanidad puede verse obligada a concluir que el universo es un lugar solitario.