De todos los lugares que hemos visto en el universo, solo la Tierra nos ha proporcionado evidencia de la existencia de vida. ¿Pero por qué? ¿Porque la vida es rara y requiere de todas las condiciones que tenemos en la Tierra para poder sostenernos? ¿O porque la vida es ubicua, pero la encontramos aquí porque era el lugar más fácil para encontrarla?
Dado que todo en la Tierra está ordenado como está, estamos acostumbrados a creer que si tuviéramos un planeta y una estrella con las mismas propiedades que la Tierra y el Sol, con la misma edad, con las mismas distancias orbitales, tamaños y masas, desde los mismos materiales, entonces volveríamos a tener vida. También asumimos que otras combinaciones son menos probables. Pero todas nuestras suposiciones pueden estar equivocadas. La Tierra puede ser tan rara como la vida.
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En 2015, la NASA anunció el descubrimiento de Kepler-452b y lo llamó "el exoplaneta más parecido a la Tierra" jamás descubierto. Por supuesto, tenía muchas similitudes con la Tierra, y su estrella tenía muchas similitudes con el Sol:
- Su estrella natal es muy similar al Sol en términos de temperatura, masa y tamaño: es una estrella G2, aproximadamente del mismo brillo y vida útil general.
- Gira casi a la misma distancia y con aproximadamente el mismo período que nuestro planeta alrededor del Sol: 385 días en lugar de 365.
- La estrella alrededor de la cual gira no está mucho más desarrollada que nuestro Sol: tiene 1.500 millones de años, lo que significa que es un 20% más potente energéticamente y un 10% más fría.
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- El planeta en sí no es mucho más grande que nuestra Tierra y su radio es un 60% mayor.
Y aunque estas condiciones te puedan parecer "parecidas a las terrenales", el mundo descubierto, por supuesto, no tiene nada que ver con la Tierra.
En nuestro sistema solar, la diferencia entre la Tierra y Venus es minúscula: alrededor del 5% de radio. En comparación, la diferencia entre la Tierra y Urano o Neptuno es enorme: estos mundos tienen cuatro veces el tamaño de la Tierra en radio. Por tanto, un 60% más puede no parecer una exageración, pero existe una alta probabilidad de que encontremos un planeta sólido con una atmósfera delgada, que tendrá las propiedades de un gigante gaseoso: una gran capa de gases atmosféricos ligeros. De hecho, existe una ventana muy estrecha que debería considerarse "terrestre" en términos del tamaño del planeta, y una desviación de más del 10-20% del tamaño terrestre sería demasiado grande.
Sin embargo, existen muchas razones para creer que los planetas terrestres son bastante comunes. Los últimos resultados del telescopio Kepler muestran que hay al menos 17 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra en el disco de la Vía Láctea, y al menos un pequeño porcentaje de estrellas tendrá al menos un mundo similar a la Tierra cerca. Si bien nuestro objetivo final es, por supuesto, encontrar un mundo con vida biológica avanzada, preferiblemente un mundo con vida durante la explosión del Cámbrico, nuestros pensamientos siempre regresan al gemelo de la Tierra. Pero tal doble, incluso si existe, puede no ser el mejor lugar para buscar.
Nuestro Sol es una estrella de clase G de 4.600 millones de años. Aunque pensamos que es uno de los más comunes, no lo es: nuestra estrella es más masiva que el 95% de todas las estrellas. Las enanas M, pequeñas estrellas rojas, son el tipo de estrellas más común en el universo: tres cuartas partes de todas las estrellas son enanas M. Los océanos de nuestro planeta hervirán en mil millones de años, pero las estrellas M arderán a una temperatura estable durante decenas de billones de años.
"Kepler" encontró muchos planetas terrestres cerca de estas estrellas M, que estaban ubicados en lugares adecuados para el agua en su superficie en estado líquido y cuya masa era bastante adecuada para la definición terrestre. Y aunque es más probable que las estrellas M emitan destellos, y los planetas deberían estar más cerca de ellos, también proporcionan un entorno más estable para sus planetas, con menos radiación ultravioleta y una mayor protección contra las brutales manifestaciones del espacio interplanetario e interestelar. Las fuerzas de marea de sus estrellas también son más fuertes, y sus períodos orbitales más cortos les proporcionan una manera fácil de generar un gran campo magnético, posiblemente protegiéndolos de las llamaradas.
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Estos sistemas son bastante comunes, pero los sistemas gemelos terrestres no lo son. ¿Qué necesitamos para un verdadero "doble"? En primer lugar, necesitamos una estrella como el sol. Esto significa que la estrella no solo debe tener la misma temperatura y tipo espectral, sino también aproximadamente la misma edad. Se necesita tiempo para que la vida evolucione y se convierta en algo interesante, lo que significa que necesitamos un sistema estelar que tenga muchos miles de millones de años. Pero no podemos esperar demasiado, porque a medida que las estrellas envejecen, la región del núcleo que conecta el hidrógeno con el helio crece y la potencia de salida aumenta (y con ella el brillo y la temperatura). Eventualmente, los planetas (como la Tierra) que alguna vez fueron habitables se calentarán demasiado, hervirán agua y evitarán que se desarrolle la vida.
Digamos que tenemos una ventana de 1 a 2 mil millones de años, que es aproximadamente el 10% de la vida de una estrella. Hay alrededor de 200 a 400 mil millones de estrellas en nuestra galaxia, y aproximadamente el 7,6% de ellas son estrellas de clase G, como nuestro Sol. A pesar de que nuestro Sol se clasifica con mayor precisión como una estrella G2V, todavía se deduce que alrededor del 10% de todas las estrellas de clase G serán del mismo tipo que nuestro Sol. En la parte superior, hay 400 mil millones de estrellas, el 7,6% de las cuales son de clase G, el 10% de las cuales son de la misma subclase que el Sol, el 10% de las cuales tienen la edad adecuada para una vida interesante. Son 300 millones de estrellas. Pero incluso entonces, no todos tendrán suficientes elementos pesados para crear el mundo terrenal.
Arriba puede ver el espectro del sol. En otras palabras, las líneas que ve representan una amplia variedad de átomos y sus relaciones. Hay muchos de ellos en el Sol y tienen relaciones muy específicas. El indicador que no es hidrógeno ni helio, sino que sintetiza materiales en el Sol, lo llaman los astrónomos metalicidad. Si queremos un planeta terrestre, necesitamos estrellas con metalicidades similares a las del sol. No es tan malo; hasta el 25% de las estrellas que se formaron al mismo tiempo que nuestro Sol eran estrellas intermedias de población I, y muchas de ellas (quizás alrededor del 15%) tienen la misma metalicidad que nuestro Sol.
Resulta que en nuestra galaxia hay 11 millones de estrellas como la nuestra, con el mismo índice de elementos pesados. ¿Cuántos de estos 11 millones de "gemelos" solares tienen gemelos terrestres en sus zonas habitables?
Necesitamos formar un planeta sólido del tamaño adecuado, con suficientes elementos, la cantidad adecuada de agua y en el lugar adecuado para ser considerados el gemelo de la Tierra. Todos estos problemas están interconectados. Uno pensaría que si la estrella central tuviera la abundancia elemental correcta, entonces los planetas resultantes deberían tener la misma proporción de densidad a radio que en nuestro sistema solar. Pero si su planeta tiene un 20% más de radio que la Tierra, seguramente obtendrá una envoltura de gases ligeros, hidrógeno y helio, que albergará a su planeta, incluso si se encuentra en la parte interior del sistema solar.
Un mundo que sea 60% más grande que la Tierra tendrá cinco veces su masa, lo cual es demasiado para ser un planeta sólido con una atmósfera delgada. Si volvemos a desplazarnos por todas las estimaciones, obtenemos de cuarenta a cien mil planetas terrestres con órbitas de tipo terrestre alrededor de estrellas de tipo solar. Con 400 mil millones de estrellas, las probabilidades son extremadamente escasas.
Y recuerde que el verdadero propósito de encontrar tales planetas es encontrar mundos que puedan albergar vida similar a la de la Tierra. Y si ese es el objetivo, no busque el "doble" de la Tierra; es mejor buscar planetas más pequeños cerca de estrellas de clase M. Es mejor buscar mundos terrestres en zonas potencialmente habitables cerca de las estrellas. Habrá muchas más opciones.
ILYA KHEL
