LHS 3844b es un exoplaneta ligeramente más grande que la Tierra que orbita la estrella enana roja LHS 3884, ubicada a 48,5 años luz de nuestro Sistema Solar. A diferencia de la Tierra, está bloqueada por mareas, lo que significa que gira una vez sobre su eje exactamente en el mismo tiempo que tarda en orbitar su estrella. Como resultado, un hemisferio experimenta una luz diurna constante y abrasadora, mientras que el otro está en oscuridad permanente, por lo que se acerca al cero absoluto (cero Kelvin).
A primera vista, un entorno tan extremo parece completamente insostenible. Las temperaturas diurnas pueden alcanzar entre 1.000 y 2.000 Kelvin, mientras que durante la noche son tan frías que el movimiento de las partículas cesa. Sin embargo, una nueva investigación sugiere que estos mundos pueden no ser tan hostiles a la vida como parecen.
“Simplemente observando las temperaturas extremas diurnas y nocturnas, como entre 1.000 y 2.000 Kelvin durante el día y cero absoluto durante la noche, se llega a la conclusión de que estos exoplanetas son demasiado duros para la vida. Pero”, dice Daisuke Noto, investigador postdoctoral de la Universidad Hugo Ullor de Pensilvania, “en una dirección”.
En un estudio publicado por el Dr. comunicación de la naturalezaNoto y sus colaboradores de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Tierra y la Universidad de Hokkaido descubrieron que “tales exoplanetas pueden ser más tolerantes a la hora de sustentar vida porque el ‘bloqueo de mareas’ puede contribuir a mantener un ambiente térmico localmente moderado al distribuir el flujo de calor lateralmente”.
¿Por qué son tan comunes los exoplanetas bloqueados por mareas?
Los hallazgos desafían una suposición común acerca de que los planetas siempre muestran la misma cara a su estrella. Según Noto, los mundos con día y noche permanentes son en realidad mucho más comunes que los planetas similares a la Tierra, que experimentan ciclos regulares de día y noche.
“Muchos cuerpos celestes, como las lunas y los planetas, que están muy cerca de sus estrellas madre, están bloqueados por mareas”, explica. “Es decir, a medida que giran sobre su eje y orbitan a su padre, esas tasas/frecuencias coinciden, lo que hace que veamos un lado de la Luna”.
Esta adaptación constante crea un dramático contraste de temperatura en todo el planeta. En lugar de centrarse únicamente en las condiciones de la superficie, los investigadores querían comprender qué sucede en las profundidades del planeta, particularmente en el manto, la gruesa capa rocosa entre la corteza y el núcleo.
Recreando un planeta alienígena en el laboratorio
En lugar de depender únicamente de simulaciones por computadora, el equipo desarrolló un modelo de laboratorio físico para imitar el interior de un planeta bloqueado por mareas.
“Crear un exoplaneta real en el laboratorio no estaba en el presupuesto”, bromea Noto.
En cambio, los investigadores utilizaron un tanque rectangular de mesa lleno de glicerol viscoso y pequeños cristales líquidos termocrómicos que cambian de color a medida que cambia la temperatura. Durante mucho tiempo se han utilizado sistemas experimentales similares para estudiar cómo se mueve el calor a través de la materia que se mueve lentamente, lo que los convierte en sustitutos útiles para los interiores rocosos de los planetas.
A diferencia del clima o las corrientes oceánicas, que están fuertemente influenciadas por la rotación y la gravedad de la Tierra, la convección dentro de un manto rocoso está impulsada principalmente por diferencias de temperatura y densidad. Para reproducir estas condiciones, el equipo colocó cuatro termostatos alrededor del tanque para calentar y enfriar diferentes regiones, creando el gradiente de temperatura esperado entre el lado permanentemente iluminado, el lado permanentemente oscuro, la superficie y el interior profundo de un exoplaneta bloqueado por mareas.
Un motor térmico planetario
Las pruebas revelaron un patrón notablemente estable. El material cálido asciende constantemente por debajo del lado diurno, fluye a través de la región superior, se enfría cuando llega al lado nocturno y luego se hunde antes de regresar a través del manto inferior. El resultado fue un circuito de circulación continuo que se comportaba como un latido planetario estacionario.
“No es tan caótico como el manto de la Tierra”, dijo Noto. “Es lento y constante. Predecible. Un poco molesto, pero en el buen sentido”.
Ocasionalmente, los investigadores vieron columnas en forma de hongo que se elevaban desde la base calentada del tanque. A diferencia de los puntos calientes volcánicos de la Tierra, como debajo de Hawái o Islandia, estas columnas permanecen estacionarias en un lugar en lugar de desplazarse con el tiempo.
Una medida del transporte de calor, conocida como número de Nusselt, es comparable a la observada en el manto de la Tierra. Este hallazgo sugiere que algunos exoplanetas bloqueados por mareas pueden mantener ambientes geotérmicos locales que proporcionan condiciones favorables para la vida, particularmente en las latitudes medias más templadas.
¿Qué podría significar esto para la vida extraterrestre?
Los patrones de circulación constante pueden afectar algo más que la temperatura de la superficie. Noto cree que también podría afectar el movimiento del núcleo líquido de un planeta, creando potencialmente un campo magnético que difiere del conocido campo dipolar de la Tierra.
“Eso es algo que no pudimos probar en este experimento”, afirma, “pero es una dirección interesante para el trabajo futuro”.
Mirando hacia otro mundo
Noto y Ulloa continuaron desarrollando modelos de laboratorio similares para investigar una amplia gama de procesos geofísicos. Investigaciones anteriores del laboratorio Penn GEFLOW exploraron cómo el calor y la masa se mueven a través de espacios confinados, proporcionando nuevos conocimientos sobre el papel de los fluidos en los sistemas hidrotermales.
“Tenemos la intención de ampliar los métodos experimentales para profundizar en los diversos sistemas de nuestro planeta en diferentes contextos; las posibilidades son, literalmente, fuera de este mundo”, dijo Noto.
Daisuke Noto es investigador postdoctoral en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Pensilvania.
Hugo Ulloa es profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales de Penn Arts & Sciences.
Otros autores incluyen a Takehiro Miyagoshi y Takatoshi Yanagisawa de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marinas y Terrestres; y Tomomi Terada y Yuji Tasaka de la Universidad de Hokkaido.
