Investigadores de la Universidad ETH de Zurich realizaron simulaciones para calcular un nuevo modelo de la distribución del agua en exoplanetas. Según un nuevo modelo, la mayor parte del agua de los planetas jóvenes que orbitan otras estrellas no se encuentra en su superficie sino en las profundidades de su interior.
El nuevo modelo sobre la distribución del agua en exoplanetas jóvenes plantea un nuevo panorama de entendimiento sobre la habitabilidad.
“Solo en los últimos años nos hemos dado cuenta de que los planetas son más complejos de lo que pensábamos”, afirma Caroline Dorn, catedrática de exoplanetas en la ETH de Zúrich.
Es un hecho que la mayoría de los exoplanetas conocidos hoy en día se encuentran cerca de su estrella. Los investigadores explicaron que esto implica una mundos calientes de océanos de magma fundido que aún no se han enfriado para formar un manto sólido de roca de silicato como la Tierra. En estos casos, el agua se disuelve muy bien en estos océanos de magma.
Esto es muy diferente a lo que sucede con el dióxido de carbono, que se desgasifica rápidamente y asciende a la atmósfera. El núcleo de hierro se encuentra debajo del manto fundido de silicatos. Entonces, ¿cómo se distribuye el agua entre los silicatos y el hierro?
Esto es precisamente lo que Dorn ha investigado en colaboración con Haiyang Luo y Jie Deng de la Universidad de Princeton con la ayuda de cálculos de modelos basados en leyes fundamentales de la física. Esto plantea nuevas ideas en el campo de la habitabilidad.
La habitabilidad en un nuevo escenario
Para explicar los resultados, Dorn tiene que entrar en detalles: “El núcleo de hierro tarda en formarse. Una gran parte del hierro está inicialmente contenida en la sopa de magma caliente en forma de gotitas”. El agua secuestrada en esta sopa se combina con estas gotitas de hierro y se hunde con ellas hasta el núcleo. “Las gotitas de hierro se comportan como un ascensor que es transportado hacia abajo por el agua”, explica Dorn.
Hasta ahora, este comportamiento solo se conocía en el caso de presiones moderadas, como las que prevalecen también en la Tierra. No se sabía qué sucede en el caso de planetas más grandes con condiciones de presión interior más altas. “Este es uno de los resultados clave de nuestro estudio”, dice Dorn. “Cuanto mayor es el tamaño y la masa del planeta, más tiende el agua a irse con las gotitas de hierro y a integrarse en el núcleo. En determinadas circunstancias, el hierro puede absorber hasta 70 veces más agua que los silicatos. Sin embargo, debido a la enorme presión en el núcleo, el agua ya no se presenta en forma de moléculas de H2O, sino en forma de hidrógeno y oxígeno.
La distribución en la Tierra
Las investigaciones sobre el contenido de agua de la Tierra hechas hace cuatro años motivaron la investigación que introduce un nuevo panorama de habitabilidad. Demostraron que los océanos de la superficie terrestre contienen solo una pequeña fracción del agua total de nuestro planeta.
El contenido de más de 80 océanos de la Tierra podría estar oculto en su interior. Esto se demuestra mediante simulaciones que calculan cómo se comporta el agua en condiciones similares a las que prevalecían cuando la Tierra era joven. Por lo tanto, los experimentos y las mediciones sismológicas son compatibles.
Los investigadores presentan sus resultados en la revista Nature Astronomycall_made.