Si hay una sustancia química que genera entusiasmo en la búsqueda de firmas biológicas en otros mundos, es el metano. No es pan comido porque tiene fuentes tanto bióticas como abióticas. Pero encontrarlo en la atmósfera de un exoplaneta significa que ese planeta merece una mirada más cercana.
El metano capta la atención científica principalmente por su corta duración en la atmósfera planetaria. El metano no puede resistir la luz de las estrellas por mucho tiempo, al menos no en atmósferas terrestres. Sucumbe a la fotodisociación y necesita reponerse continuamente para mantener su presencia en la atmósfera.
Si un planeta rocoso tiene mucho metano, entonces la fuente tiene que ser masiva, lo que hace probable que se trate de una fuente biótica. En la Tierra, la actividad biológica crea una enorme cantidad de metano. Metabólicamente, el metano no es difícil de producir.
El metano es común en nuestro Sistema Solar, aunque no necesariamente abundante. Hasta donde los científicos pueden decir, todo es abiótico. Procesos como la serpentinización podrían explicarlo.
La serpentinización es un proceso abiótico natural que involucra agua, dióxido de carbono y el mineral olivino. El olivino es común en la Tierra y es el componente principal del manto superior de nuestro planeta. También lo hemos encontrado en la Luna, Marte y algunos asteroides.
Recientemente, el telescopio espacial James Webb detectó metano en la atmósfera de WASP-80b, un gigante gaseoso de aproximadamente la mitad de masa que Júpiter. WASP-80b orbita una estrella de secuencia principal de tipo K de aproximadamente 1.500 millones de años. WASP 80 está a unos 162 años luz de distancia y WASP-80b es el único planeta detectado alrededor de la estrella hasta ahora.
Dado que WASP-80b es un gigante gaseoso, se descarta la vida, salvo algunos escenarios extremos de ciencia ficción. Pero también se descarta la serpentinización del olivino, la fuente abiótica de metano más conocida, ya que WASP-80b no es un planeta rocoso. Pero encontrarlo sigue siendo interesante.
Esto se debe en parte a que ahora podemos comparar el exoplaneta con las atmósferas que contienen metano de Urano y Neptuno en nuestro propio Sistema Solar. Eso sólo puede ayudarnos a comprender mejor las detecciones futuras de metano.
Un nuevo artículo publicado en la revista Nature presenta la detección. Se titula “Metano en la atmósfera del cálido exoplaneta WASP-80b“. El autor principal es Taylor Bell, investigador postdoctoral del Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía.
WASP-80b es un Júpiter cálido. Su temperatura es de aproximadamente 550°C. Por lo tanto, se encuentra entre Júpiter calientes como HD 209458 b (el primer exoplaneta en tránsito descubierto) y Júpiter fríos, como el planeta más grande de nuestro Sistema Solar. Nuestro Júpiter tiene unos 112°C.
La temperatura es un punto importante. Hay escasez de detecciones de metano en atmósferas de exoplanetas, por lo que en esta etapa del juego, cada detección juega un papel importante en el desarrollo de la teoría atmosférica y la orientación de la investigación de seguimiento.
La temperatura de WASP-80b lo sitúa en “un interesante régimen de transición donde los modelos químicos de equilibrio predicen que debería haber características detectables de CH4 y CO/CO2 en los espectros de transmisión y emisión del planeta…”, explican los autores de la investigación.
WASP-80b está muy cerca de su estrella enana roja y sólo tarda tres días en orbitar. Debido a que el planeta está tan lejos y tan cerca de su estrella, ni siquiera el poderoso JWST puede verlo. En cambio, los astrónomos utilizaron el JWST para estudiar la luz combinada de la estrella y el planeta en tránsitos y eclipses.
No ha habido muchas detecciones de metano en atmósferas de exoplanetas por parte de telescopios como el Hubble y el Spitzer, que pueden observar en infrarrojo, aunque no como el JWST. La falta de detecciones llevó a los científicos a desarrollar explicaciones teóricas sobre cómo podría agotarse el metano en las atmósferas. Se exploraron la alta metalicidad, el alto flujo de calor interior y otras razones como mecanismos de agotamiento del metano. Dado que el JWST ha detectado metano, surge una pregunta importante.
“Sin embargo, esta detección definitiva de metano en toda la atmósfera de WASP-80b con espectroscopía JWST de baja resolución plantea la cuestión de hasta qué punto las no detecciones pasadas se vieron afectadas por la escasa cobertura de longitud de onda y la precisión alcanzable con HST y Spitzer”, afirman los autores.
Entonces, si los astrónomos siguen detectando metano en más atmósferas de exoplanetas, es posible que tengamos que cambiar nuestra forma de pensar sobre el metano como una firma biológica.
“A medida que encontremos metano y otros gases en exoplanetas, continuaremos ampliando nuestro conocimiento sobre cómo funcionan la química y la física en condiciones diferentes a las que tenemos en la Tierra, y tal vez pronto, en otros planetas que nos recuerden las que tenemos aquí en casa”, escribieron los autores en una publicación de blog de la NASA.
Los investigadores explican que encontrar exoplanetas con metano en sus atmósferas también nos ayuda a comprender nuestro propio Sistema Solar.
“La NASA tiene un historial de enviar naves espaciales a los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar para medir la cantidad de metano y otras moléculas en sus atmósferas”, escriben los autores.
“Ahora, al tener una medición del mismo gas en un exoplaneta, podemos comenzar a realizar una comparación” de manzanas con manzanas “y ver si las expectativas del sistema solar coinciden con lo que vemos fuera de él”.
Los investigadores también dicen que medir el metano junto con el agua ayuda a definir cómo y dónde se formó un planeta.
“Por ejemplo, midiendo la cantidad de metano y agua en el planeta, podemos deducir la proporción entre los átomos de carbono y los átomos de oxígeno”, escriben.
“Se espera que esta proporción cambie dependiendo de dónde y cuándo se formen los planetas en su sistema”. Los astrónomos pueden utilizar estos datos para determinar si un planeta se formó cerca de su estrella o se formó más lejos y luego migró hacia adentro.
Es probable que el JWST no haya terminado con WASP-80b. Estos datos provienen del instrumento NIRCam del telescopio espacial. Las futuras observaciones MIRI y NIRCam sondearán el planeta en diferentes longitudes de onda, lo que debería detectar otras moléculas de carbono como el monóxido de carbono y el dióxido de carbono.
“Nuestros hallazgos nos llevan a pensar que podremos observar otras moléculas ricas en carbono, como el monóxido de carbono y el dióxido de carbono, lo que nos permitirá tener una imagen más completa de las condiciones de la atmósfera de este planeta”, explican los investigadores.
Si bien el metano llama la atención de todos por su vínculo con la biología, esta investigación nos muestra otra cara del metano. Puede ayudarnos a comprender cómo y dónde se formaron algunos planetas y si migraron.
Las detecciones de metano en exoplanetas nos ayudarán a comprender mejor las atmósferas de los exoplanetas. Incluso pueden ayudarnos a comprender nuestro propio Sistema Solar, sobre el que todavía tenemos tantas preguntas. El JWST está preparado para desempeñar un papel clave en la construcción de nuestro conocimiento sobre el metano y las atmósferas.
“Una cosa está clara: el viaje de descubrimiento con el telescopio espacial James Webb está lleno de sorpresas potenciales”, afirman los autores.
Fuente: Universe Today.
