Proxima b, un planeta del tamaño de la Tierra justo fuera de nuestro sistema solar en la zona habitable de su estrella, puede no ser capaz de controlar su atmósfera, dejando la superficie expuesta a radiaciones estelares dañinas y reduciendo su potencial de habitabilidad.
A solo cuatro años luz de distancia, Proxima b es nuestro vecino extrasolar más cercano conocido. Sin embargo, debido al hecho de que no se ha visto cruzar frente a su estrella anfitriona, el exoplaneta elude el método habitual para aprendersobre su atmósfera. En cambio, los científicos deben confiar en modelos para comprender si el exoplaneta es habitable.
Uno de esos modelos de computadora consideró lo que sucedería si la Tierra orbitara Proxima Centauri, nuestro vecino estelar más cercano y la estrella anfitriona de Proxima b, en la misma órbita que Proxima b. El estudio de la NASA, publicado el 24 de julio de 2017, en Las letras del diario astrofísico , sugiere que la atmósfera de la Tierra no sobreviviría cerca de la violenta enana roja.
"Decidimos tomar el único planeta habitable que conocemos hasta ahora, la Tierra, y ponerlo donde está Proxima b", dijo Katherine Garcia-Sage, científica espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland,y autor principal del estudio. La investigación fue apoyada por la coalición NExSS de la NASA, liderando la búsqueda de vida en planetas más allá de nuestro sistema solar, y el Instituto de Astrobiología de la NASA.
El hecho de que la órbita de Proxima b esté en la zona habitable, que es la distancia desde su estrella anfitriona donde el agua podría acumularse en la superficie de un planeta, no significa que sea habitable. No tiene en cuenta, por ejemplo, si el aguaen realidad existe en el planeta, o si una atmósfera podría sobrevivir en esa órbita. Las atmósferas también son esenciales para la vida tal como la conocemos: tener la atmósfera adecuada permite la regulación del clima, el mantenimiento de una presión superficial amigable con el agua, la protección contra espacios peligrososclima y la vivienda de los bloques de construcción químicos de la vida.
El modelo de computadora de García-Sage y sus colegas utilizó la atmósfera de la Tierra, el campo magnético y la gravedad como indicadores de Proxima b. También calcularon la cantidad de radiación que Proxima Centauri produce en promedio, según las observaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.
Con estos datos, su modelo simula cómo la radiación intensa de la estrella anfitriona y las llamaradas frecuentes afectan la atmósfera del exoplaneta.
"La pregunta es, ¿qué cantidad de atmósfera se pierde y con qué rapidez ocurre ese proceso?", Dijo Ofer Cohen, científico espacial de la Universidad de Massachusetts, Lowell y coautor del estudio. "Si estimamosesa vez, podemos calcular cuánto tiempo tarda la atmósfera en escapar por completo, y comparar eso con la vida del planeta "
Una estrella enana roja activa como Proxima Centauri elimina la atmósfera cuando la radiación ultravioleta extrema de alta energía ioniza los gases atmosféricos, eliminando electrones y produciendo una franja de partículas cargadas eléctricamente. En este proceso, los electrones recién formados obtienen suficiente energía para poderescapar fácilmente de la gravedad del planeta y salir corriendo de la atmósfera.
Las cargas opuestas se atraen, por lo que a medida que más electrones cargados negativamente abandonan la atmósfera, crean una poderosa separación de carga que arrastra los iones cargados positivamente hacia el espacio.
En la zona habitable de Proxima Centauri, Proxima b encuentra episodios de radiación ultravioleta extrema cientos de veces mayor que la Tierra del Sol. Esa radiación genera suficiente energía para eliminar no solo las moléculas más ligeras, el hidrógeno, sino también, con el tiempo, elementos más pesados como el oxígeno y el nitrógeno.
El modelo muestra que la poderosa radiación de Proxima Centauri drena la atmósfera similar a la Tierra hasta 10.000 veces más rápido que lo que sucede en la Tierra.
"Este fue un cálculo simple basado en la actividad promedio de la estrella anfitriona", dijo García-Sage. "No considera variaciones como el calentamiento extremo en la atmósfera de la estrella o las perturbaciones estelares violentas en el campo magnético del exoplaneta, cosas que nosotrosesperaría proporcionar aún más radiación ionizante y escape atmosférico "
Para comprender cómo puede variar el proceso, los científicos observaron otros dos factores que exacerban la pérdida atmosférica. Primero, consideraron la temperatura de la atmósfera neutra, llamada termosfera. Descubrieron que la termosfera se calienta con más radiación estelar, escape atmosféricoaumenta.
Los científicos también consideraron el tamaño de la región sobre la cual ocurre el escape atmosférico, llamada capa polar. Los planetas son más sensibles a los efectos magnéticos en sus polos magnéticos. Cuando las líneas de campo magnético en los polos están cerradas, la capa polar es limitada ylas partículas cargadas permanecen atrapadas cerca del planeta. Por otro lado, se produce un mayor escape cuando se abren las líneas del campo magnético, proporcionando una ruta unidireccional al espacio.
"Este estudio analiza un aspecto subestimado de la habitabilidad, que es la pérdida atmosférica en el contexto de la física estelar", dijo Shawn Domagal-Goldman, un científico espacial Goddard que no participó en el estudio. "Los planetas tienen muchas interacciones diferentes".sistemas, y es importante asegurarse de incluir estas interacciones en nuestros modelos ".
Los científicos muestran que con las temperaturas de termosfera más altas y un campo magnético completamente abierto, Proxima b podría perder una cantidad igual a la totalidad de la atmósfera de la Tierra en 100 millones de años; eso es solo una fracción de los 4 mil millones de años de Proxima b hasta ahora.Cuando los científicos asumieron las temperaturas más bajas y un campo magnético cerrado, esa masa se escapa en más de 2 mil millones de años.
"Las cosas pueden ponerse interesantes si un exoplaneta retiene su atmósfera, pero las tasas de pérdida atmosférica de Proxima b aquí son tan altas que la habitabilidad es inverosímil", dijo Jeremy Drake, astrofísico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica y coautordel estudio: "Esto cuestiona la habitabilidad de los planetas alrededor de tales enanas rojas en general".
Las enanas rojas como Proxima Centauri o la estrella TRAPPIST-1 a menudo son el objetivo de la caza de exoplanetas, porque son las estrellas más frías, más pequeñas y más comunes en la galaxia. Debido a que son más frías y más tenues, los planetas deben mantener órbitas estrechas duranteagua líquida para estar presente.
Pero a menos que la pérdida atmosférica sea contrarrestada por algún otro proceso, como una gran cantidad de actividad volcánica o bombardeo de cometas, esta proximidad, los científicos descubren más a menudo, no es prometedora para la supervivencia o sostenibilidad de una atmósfera.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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