La búsqueda de vida más allá de la Tierra comienza en zonas habitables, las regiones alrededor de las estrellas donde las condiciones podrían permitir que el agua líquida, que es esencial para la vida tal como la conocemos se acumule en la superficie de un planeta. Una nueva investigación de la NASA sugiere algunos deEs posible que estas zonas no puedan soportar la vida debido a las frecuentes erupciones estelares, que arrojan grandes cantidades de material estelar y radiación al espacio, de las estrellas enanas rojas jóvenes.
Ahora, un equipo interdisciplinario de científicos de la NASA quiere expandir cómo se definen las zonas habitables, teniendo en cuenta el impacto de la actividad estelar, que puede amenazar la atmósfera de un exoplaneta con la pérdida de oxígeno. Esta investigación fue publicada en el Letras del diario astrofísico el 6 de febrero de 2017
"Si queremos encontrar un exoplaneta que pueda desarrollar y mantener la vida, debemos determinar qué estrellas son los mejores padres", dijo Vladimir Airapetian, autor principal del artículo y científico solar en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Nos estamos acercando a comprender qué tipo de estrellas madre necesitamos".
Para determinar la zona habitable de una estrella, los científicos han considerado tradicionalmente cuánto calor y luz emite la estrella. Las estrellas más masivas que nuestro sol producen más calor y luz, por lo que la zona habitable debe estar más alejada. Las estrellas más pequeñas y frías se acercanen zonas habitables
Pero junto con el calor y la luz visible, las estrellas emiten rayos X y radiación ultravioleta, y producen erupciones estelares como llamaradas y eyecciones de masa coronal, colectivamente llamadas clima espacial. Un posible efecto de esta radiación es la erosión atmosférica, en la que-las partículas de energía arrastran las moléculas atmosféricas, como el hidrógeno y el oxígeno, los dos ingredientes para el agua, al espacio. Airapetian y el nuevo modelo de zonas habitables de su equipo ahora tiene en cuenta este efecto.
La búsqueda de planetas habitables a menudo se enfoca en las enanas rojas, ya que estas son las estrellas más frías, más pequeñas y más numerosas del universo, y por lo tanto relativamente susceptibles de detección de planetas pequeños.
"En el lado negativo, las enanas rojas también son propensas a erupciones estelares más frecuentes y potentes que el sol", dijo William Danchi, astrónomo Goddard y coautor del artículo. "Para evaluar la habitabilidad de los planetas alrededor de estas estrellas,necesitamos entender cómo se equilibran estos diversos efectos "
Otro factor importante de habitabilidad es la edad de una estrella, dicen los científicos, según las observaciones que han reunido de la misión Kepler de la NASA. Todos los días, las estrellas jóvenes producen superflares, erupciones y erupciones potentes al menos 10 veces más potentes que las observadas en elSol. En sus homólogos mayores y maduros que se asemejan a nuestro sol de mediana edad hoy en día, tales superflares solo se observan una vez cada 100 años.
"Cuando miramos a las enanas rojas jóvenes en nuestra galaxia, vemos que son mucho menos luminosas que nuestro sol hoy", dijo Airapetian. "Según la definición clásica, la zona habitable alrededor de las enanas rojas debe estar 10 a 20 veces más cerca-en lo que la Tierra es hacia el Sol. Ahora sabemos que estas estrellas enanas rojas generan una gran cantidad de rayos X y emisiones ultravioletas extremas en las zonas habitables de exoplanetas a través de llamaradas frecuentes y tormentas estelares ".
Los superflares causan erosión atmosférica cuando los rayos X de alta energía y las emisiones ultravioletas extremas primero rompen las moléculas en átomos y luego ionizan los gases atmosféricos. Durante la ionización, la radiación golpea los átomos y expulsa los electrones. Los electrones son mucho más ligeros que los iones recién formados,para que escapen de la atracción de la gravedad mucho más fácilmente y salgan al espacio.
Los opuestos se atraen, por lo que a medida que se generan más y más electrones cargados negativamente, crean una poderosa separación de carga que atrae a los iones cargados positivamente de la atmósfera en un proceso llamado escape de iones.
"Sabemos que el escape de iones de oxígeno ocurre en la Tierra a menor escala ya que el sol exhibe solo una fracción de la actividad de las estrellas más jóvenes", dijo Alex Glocer, astrofísico de Goddard y coautor del artículo. "Para ver cómo estoel efecto escala cuando obtienes más información de alta energía como lo verías en estrellas jóvenes, desarrollamos un modelo "
El modelo estima el escape de oxígeno en los planetas alrededor de las enanas rojas, suponiendo que no compensan con la actividad volcánica o el bombardeo de cometas. Varios modelos anteriores de erosión atmosférica indicaron que el hidrógeno es más vulnerable al escape de iones. Como el elemento más ligero, el hidrógeno escapa fácilmente aespacio, presumiblemente dejando atrás una atmósfera rica en elementos más pesados como oxígeno y nitrógeno.
Pero cuando los científicos dieron cuenta de los superflares, su nuevo modelo indica que las tormentas violentas de las enanas rojas jóvenes generan suficiente radiación de alta energía para permitir el escape de oxígeno y nitrógeno, bloques de construcción para las moléculas esenciales de la vida.
"Cuanta más rayos X y energía ultravioleta extrema haya, más electrones se generan y más fuerte se vuelve el efecto de escape de iones", dijo Glocer. "Este efecto es muy sensible a la cantidad de energía que emite la estrella, lo que significadebe desempeñar un papel importante para determinar qué es y qué no es un planeta habitable ".
Considerando solo el escape de oxígeno, el modelo estima que una enana roja joven podría volver inhabitable un exoplaneta cercano en unas pocas decenas a cien millones de años. La pérdida de hidrógeno y oxígeno atmosférico reduciría y eliminaría el suministro de agua del planeta antes de la vidatendría una oportunidad de desarrollarse
"Los resultados de este trabajo podrían tener profundas implicaciones para la química atmosférica de estos mundos", dijo Shawn Domagal-Goldman, un científico espacial Goddard que no participó en el estudio. "Las conclusiones del equipo afectarán nuestros estudios en curso de misiones que podríanbuscar signos de vida en la composición química de esas atmósferas "
Modelar la tasa de pérdida de oxígeno es el primer paso en los esfuerzos del equipo para expandir la definición clásica de habitabilidad en lo que llaman zonas habitables afectadas por el clima espacial. Cuando los exoplanetas orbitan una estrella madura con un clima templado espacial, la definición clásica essuficiente. Cuando la estrella anfitriona exhibe rayos X y niveles ultravioleta extremos mayores de siete a 10 veces las emisiones promedio de nuestro sol, entonces se aplica la nueva definición. El trabajo futuro del equipo incluirá el modelado de escape de nitrógeno, que puede ser comparable al escape de oxígenoya que el nitrógeno es un poco más ligero que el oxígeno.
El nuevo modelo de habitabilidad tiene implicaciones para el planeta recientemente descubierto que orbita alrededor de la enana roja Proxima Centauri, nuestro vecino estelar más cercano. Airapetian y su equipo aplicaron su modelo al planeta aproximadamente del tamaño de la Tierra, denominado Proxima b, que orbita alrededor de Proxima Centauri 20 vecesmás cerca de lo que la Tierra está al sol.
Teniendo en cuenta la edad de la estrella anfitriona y la proximidad del planeta a su estrella anfitriona, los científicos esperan que Proxima b esté sujeto a torrentes de rayos X y radiación ultravioleta extrema de superflares que ocurren aproximadamente cada dos horas. Calculan que el oxígeno escaparía de la atmósfera de Proxima ben 10 millones de años. Además, la intensa actividad magnética y el viento estelar el flujo continuo de partículas cargadas desde una estrella exacerban las condiciones climáticas espaciales ya duras. Los científicos concluyeron que es poco probable que Proxima b sea habitable.
"Tenemos resultados pesimistas para los planetas alrededor de las enanas rojas jóvenes en este estudio, pero también tenemos una mejor comprensión de qué estrellas tienen buenas perspectivas de habitabilidad", dijo Airapetian. "A medida que aprendemos más sobre lo que necesitamos de una estrella anfitriona"., parece cada vez más que nuestro sol es solo una de esas estrellas madre perfectas, que ha sostenido la vida en la Tierra ".
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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