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Zonas de habitabilidad circumestelar para planetas con poca agua
Alberto González Fairén

Un planeta con muy poca agua en superficie, o
planeta-desierto, ¿podría ser habitable durante más tiempo que un planeta tipo Tierra?
a mayoría de los trabajos acerca de la habitabilidad de planetas en torno a otros soles se ha centrado en mundos similares a la Tierra, y en la posibilidad de que una gran cantidad de agua líquida permanezca estable sobre sus superficies. En este tipo de planetas tipo Tierra, la superficie se congela si se encuentran muy lejos de su estrella; o el vapor de agua se pierde como consecuencia de un “efecto invernadero descontrolado” (Figura 1) si están demasiado cerca. La zona donde el agua permanece estable sobre la superficie se denomina “Zona de Habitabilidad Circumestelar” (Figura 2). Yutaka Abe, de la Universidad de Tokio, y sus colaboradores, presentaron un estudio en 2011 acerca de la habitabilidad de planetas con muy poca agua sobre sus superficies, en ningún caso capaz de formar océanos. Se trata de planetas cubiertos por extensísimos desiertos, con cantidades limitadas y muy localizadas de agua en sus superficies (Figura 3). El trabajo de Abe y sus colaboradores demuestra que estos planetas-desierto permanecen en zonas habitables alrededor de sus estrellas durante más tiempo que los planetas tipo Tierra.
Efecto invernadero
Figura 1: Efecto invernadero. (D. Urrea)
La zona de habitabilidad circumestelar del Sol
Figura 2: La zona de habitabilidad circumestelar del Sol. (D. Rives)
Los planetas-desierto situados en la parte interna de la zona de habitabilidad circumestelar de sus soles presentan dos ventajas respecto a los planetas tipo Tierra. Por un lado, los trópicos emiten radiación a larga longitud de onda a una tasa más elevada que en planetas tipo Tierra, por encima del límite conocido para los planetas ricos en agua, porque el aire no está saturado, con lo que la atmósfera tropical es muy seca. Y, por otro lado, el aire seco genera una estratosfera igualmente seca que limita el escape de hidrógeno. En definitiva, no se puede desencadenar un “efecto invernadero descontrolado”, y como consecuencia un planeta-desierto situado cerca de su estrella es capaz de retener su escasa agua durante tiempos muy prolongados. Abe y sus colaboradores demostraron que, en igualdad de condiciones (sin oblicuidad apreciable, similar velocidad de rotación, igual cantidad de CO2 en la atmósfera y una presión de una atmósfera en la superficie), en un planeta-desierto el agua permanecería estable en los polos hasta que la insolación alcanzara un 170% la que recibe la Tierra hoy, mientras que un planeta tipo Tierra sólo es capaz de mantener agua líquida en los polos mientras reciba por debajo de un 135% de la insolación actual sobre nuestro mundo.

En el otro extremo, los planetas-desierto localizados en la parte externa de la zona de habitabilidad circumestelar de sus soles resistirían más fácilmente la congelación global porque dispondrían de mucha menos agua para formar nubes, nieve y hielo. Los cálculos de Abe y sus colaboradores demuestran que, en condiciones de baja oblicuidad, un
planeta-desierto no se congelaría hasta que la insolación se redujera hasta el 77% de la que recibe la Tierra hoy, mientras que un planeta tipo Tierra se congelaría en el momento en que la insolación bajara del 90%. Si la oblicuidad es elevada, los porcentajes son aún más dispares: el 58% y el 72%, respectivamente. En este caso, los polos serían el último refugio donde encontrar agua líquida.
Representación artística de un planeta-desierto
Figura 3: Representación artística de un planeta-desierto. (Ziliran) Click para ampliar!
En definitiva, la zona de habitabilidad circumestelar para planetas-desierto es considerablemente más amplia que para planetas tipo Tierra. En igualdad de condiciones, un planeta-desierto podría ser habitable en un disco alrededor de su estrella tres veces más amplio que el que podría albergar a un planeta tipo Tierra (Figura 4). Los resultados de Abe y colaboradores son muy sólidos en lo que respecta al límite interior, lo que significa que los planetas rocosos podrían ser habitables con unas tasas de insolación significativamente superiores a las asumidas previamente. Sin embargo, en el límite exterior los resultados son más discutibles, porque en realidad no se puede establecer un límite superior hasta que no se conozca exactamente el papel que pueden jugar cada uno de los diferentes gases atmosféricos capaces de calentar un planeta, y especialmente los efectos de sus diferentes combinaciones.

Un resultado complementario del trabajo del grupo de Abe es que es posible que, al contrario de lo comúnmente establecido, la Tierra nunca llegue a ser un planeta con un clima de “efecto invernadero descontrolado” a medida que la luminosidad del Sol se incremente: es posible que nuestro mundo pierda antes la mayoría de su hidrógeno y se convierta en un planeta-desierto, y que sea así habitable durante mucho tiempo más del que hasta ahora se había asumido. Además, si los resultados de Abe y sus colaboradores son acertados, es posible que Venus haya sido un planeta-desierto habitable hace tan sólo mil millones de años.
Zonas del Sistema Solar donde el agua líquida...
Figura 4: Zonas del Sistema Solar donde el agua líquida sería estable en planetas con una atmósfera idéntica a la de la Tierra: la zona azul oscura corresponde a los límites de un planeta tipo Tierra, mientras que la zona azul pálida corresponde a los límites de un planeta-desierto. (Abe et al., 2011) Click para ampliar!
 
 
Ithaca (New York), EEUU, 06 de Marzo de 2013.
 
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