Los astrónomos vienen estudiando desde hace años las atmósferas de los exoplanetas. Sabían detectar gases, temperaturas aproximadas o rastros químicos gracias a cómo la luz de una estrella atravesaba esos mundos lejanos. Pero ahora el Telescopio Espacial James Webb dio un paso más ambicioso: comenzó a "leer" directamente características de la superficie de algunos planetas rocosos situados fuera del Sistema Solar.
Uno de los casos más llamativos es el de la supertierra 55 Cancri e, un planeta ubicado a unos 41 años luz de la Tierra en la constelación de Cáncer. Las observaciones recientes realizadas con el instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del James Webb permitieron estudiar cómo emite calor este mundo extremo y reconstruir pistas sobre su superficie. El resultado describe un lugar que difícilmente podría parecerse a un planeta habitable.
Los investigadores creen que 55 Cancri e tiene temperaturas capaces de fundir roca, enormes océanos de magma y actividad volcánica extrema. Además, el planeta se encuentra tan cerca de su estrella que un año allí dura apenas unas 18 horas terrestres.
Qué es una supertierra y por qué no significa que pueda albergar vida
Las supertierras son planetas rocosos más grandes que la Tierra pero mucho más pequeños que gigantes gaseosos como Neptuno o Júpiter.
No significa necesariamente que sean habitables. El término describe sobre todo el tamaño y la masa. Muchas de estas supertierras descubiertas hasta ahora son mundos extremadamente hostiles.
55 Cancri e tiene aproximadamente el doble del diámetro terrestre y unas ocho veces la masa de nuestro planeta. Orbita una estrella similar al Sol, pero lo hace a una distancia tan pequeña que recibe una cantidad brutal de radiación.
Las estimaciones indican temperaturas superiores a los 2.000 grados Celsius en parte de su superficie. Eso basta para derretir silicatos y mantener enormes regiones cubiertas por magma líquido.
Cómo ha conseguido el telescopio James Webb estudiar la superficie de un planeta situado a 41 años luz
Uno de los aspectos más revolucionarios de este descubrimiento es la técnica utilizada. El James Webb aprovecha los llamados eclipses secundarios para separar la luz emitida por la estrella de la radiación procedente del propio planeta.
Cuando el exoplaneta pasa por detrás de su estrella, el telescopio mide la pequeña disminución del brillo total. Comparando esa diferencia con las observaciones anteriores, los científicos pueden calcular el calor emitido por el planeta y obtener información sobre sus características.
Este procedimiento, conocido como espectroscopía de eclipse, ya se utilizaba anteriormente, pero la sensibilidad infrarroja del James Webb supone un salto tecnológico sin precedentes. Gracias a ella es posible detectar variaciones térmicas extremadamente pequeñas y reconstruir información sobre aspectos como:
- La temperatura de la superficie.
- La distribución del calor entre ambos hemisferios.
- La posible actividad volcánica.
- La composición de la atmósfera.
- La presencia de nubes o grandes masas de magma.
El instrumento clave en estas observaciones es MII, diseñado específicamente para analizar radiación infrarroja media, ideal para estudiar calor planetario.
Los datos apuntan a un planeta cubierto por océanos de magma y volcanes activos
Uno de los hallazgos más importantes es que la temperatura del lado diurno de 55 Cancri e parece mucho más alta de lo esperado para una superficie sólida y estable.
Eso sugiere que el planeta podría estar cubierto parcialmente por océanos de magma o experimentar volcanismo continuo. Algunos modelos incluso plantean que el material fundido se desplaza entre hemisferios debido a diferencias extremas de temperatura.
Los investigadores también creen que el planeta podría poseer una atmósfera secundaria rica en gases expulsados por actividad volcánica. Sin embargo, esa atmósfera sería muy distinta de la terrestre y probablemente inestable debido a la intensa radiación estelar.
En otras palabras: aunque exista atmósfera, eso no implica condiciones aptas para la vida.
Por qué estudiar un planeta tan extremo ayuda a comprender mejor la Tierra y otros mundos rocosos
Aunque 55 Cancri e está muy lejos de ser un lugar habitable, su estudio resulta de enorme interés para la comunidad científica. El objetivo no es encontrar un planeta donde vivir, sino comprender mejor cómo evolucionan los mundos rocosos situados fuera del Sistema Solar.
Hasta hace apenas unos años, los astrónomos solo podían confirmar la existencia de estos exoplanetas. Hoy, gracias al James Webb, comienzan a estudiar directamente aspectos como su geología, su actividad volcánica, el comportamiento de sus atmósferas o la distribución del calor sobre su superficie.
Comparar planetas tan distintos permite poner a prueba los modelos sobre la formación planetaria, la tectónica, el volcanismo y los procesos que determinan si un mundo puede llegar a ser habitable.
La cercanía a su estrella convierte a 55 Cancri e en uno de los exoplanetas más extremos conocidos
Muchos de los exoplanetas descubiertos hasta ahora orbitan extremadamente cerca de sus estrellas. Eso ocurre porque son más fáciles de detectar mediante métodos de tránsito y eclipses.
En el caso de 55 Cancri e, la cercanía genera un fenómeno conocido como acoplamiento de marea: el planeta probablemente muestra siempre la misma cara a su estrella, igual que la Luna con la Tierra.
Eso crea diferencias térmicas gigantescas entre hemisferios: un lado permanentemente abrasado, otro lado mucho más oscuro y relativamente frío.
En algunos casos, las atmósferas redistribuyen parte del calor. Pero en mundos tan extremos, el equilibrio climático parece prácticamente imposible.
El James Webb inaugura una nueva etapa en el estudio de los exoplanetas rocosos
El descubrimiento confirma algo que los astrónomos esperaban desde el lanzamiento del James Webb en 2021: el telescopio está entrando en una etapa capaz de estudiar mundos rocosos con un detalle impensable hace apenas una década.
Además de atmósferas, el James Webb empieza a reconstruir procesos geológicos y climáticos. Los investigadores creen que futuras observaciones permitirán detectar minerales vaporizados, océanos de magma, composición de nubes exóticas, ciclos térmicos y posibles biomarcadores en mundos más templados. Por eso muchos especialistas consideran que el Webb está inaugurando una nueva etapa en la exploración de exoplanetas
Por ahora, queda claro que si un ser humano pudiera acercarse a 55 Cancri e, encontraría probablemente un mundo con temperaturas capaces de vaporizar metales, volcanismo permanente y radiación extrema.
Pero justamente ahí reside el valor científico del hallazgo, ya que durante siglos, los seres humanos imaginaron otros planetas sin poder observarlos realmente. Hoy, un telescopio situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra ya puede analizar el calor superficial de mundos rocosos situados a decenas de años luz. Pronto puede haber más noticias de alto impacto.
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- Gaudi, B. S., Seager, S., Mennesson, B., Kiessling, A., Warfield, K., Cahoy, K., et al. (2020). The Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) mission concept study final report. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2001.06683
- NASA. (s. f.). Telescopio espacial James Webb. Ciencia NASA. https://ciencia.nasa.gov/mission/webb/