La búsqueda de vida fuera del Sistema Solar suele comenzar por una idea sencilla: localizar planetas rocosos que puedan conservar una atmósfera. La razón es que una atmósfera puede desempeñar un papel decisivo en la estabilidad térmica y en la existencia de agua líquida en superficie. Sin embargo, los planetas potencialmente parecidos a la Tierra son difíciles de estudiar y, entre los miles de exoplanetas confirmados, son todavía relativamente pocos los mundos rocosos en los que existen indicios de una atmósfera.
En ese escenario aparece HD 3167 b, una super-Tierra situada a unos 154 años luz, en la constelación de Piscis. El planeta no es habitable ni lo será: está tan cerca de su estrella que completa una vuelta en aproximadamente 0,96 días terrestres y recibe una cantidad de radiación suficiente para mantener su hemisferio diurno en condiciones extremas. Su radio es aproximadamente 1,6 veces el terrestre y pertenece a una categoría especialmente interesante para la astronomía planetaria: los llamados mundos de lava.
El estudio dirigido por Brandon Park Coy, de la Universidad de Chicago, y publicado en The Astrophysical Journal Letters, aporta evidencias de que HD 3167 b posee una atmósfera. La palabra importante es "evidencias". Los investigadores no han identificado todavía sus gases de forma directa ni pueden afirmar si contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de agua u otros componentes. Lo que han encontrado es una señal térmica que resulta difícil de explicar si el planeta fuera simplemente una superficie desnuda de roca fundida.
La expresión "mundo de lava" no es una exageración. Se utiliza para describir planetas rocosos suficientemente irradiados como para que las temperaturas de su lado diurno puedan fundir silicatos, los minerales que constituyen buena parte de la corteza y el manto terrestres.
HD 3167 b pertenece a este grupo. Su temperatura de equilibrio ronda los 1.750 kelvin (1.507 °C más caliente que la lava volcánica de la Tierra), aunque la temperatura real de su superficie depende de factores como la reflectividad y la circulación atmosférica. Su temperatura de irradiación se aproxima a los 2.500 kelvin, suficiente para situarlo dentro del régimen extremo que interesa a los investigadores.
El planeta está además tan cerca de su estrella que es muy probable que se encuentre en rotación sincronizada: un hemisferio permanece permanentemente orientado hacia la estrella mientras el otro queda sumido en una noche perpetua. Eso crea las condiciones ideales para estudiar una pregunta fundamental: ¿qué ocurre con el calor en un planeta rocoso sometido a una radiación tan intensa?
La respuesta puede revelar si existe una atmósfera y hasta qué punto es capaz de modificar el clima de un mundo que, en principio, debería ser un infierno de roca fundida.
El James Webb no vio la atmósfera: detectó su efecto sobre el calor
El telescopio espacial James Webb observó HD 3167 b mediante un eclipse secundario, es decir, justo en el momento en que el planeta pasa por detrás de su estrella. Cuando esto ocurre, la luz procedente directamente del exoplaneta desaparece de forma temporal de la señal captada. Al medir esa sutil diferencia, los astrónomos pueden determinar con precisión cuánta radiación infrarroja emitía el cuerpo celeste antes de quedar oculto.
El equipo obtuvo una profundidad de eclipse de aproximadamente 38 partes por millón, con un margen de error de 11 partes por millón. Esa señal es más de cinco desviaciones estándar inferior a la que se esperaría de una superficie rocosa desnuda, oscura y calentada hasta su máximo teórico. Dicho de otra manera: HD 3167 b parece estar emitiendo menos calor del que debería emitir una roca expuesta directamente a su estrella.
Hay dos explicaciones principales compatibles con los datos. Una atmósfera podría reflejar parte de la radiación estelar, evitando que toda esa energía caliente la superficie. También podría transportar calor desde el hemisferio diurno hacia el nocturno, reduciendo la temperatura que observa el telescopio en el lado iluminado.
Es un mecanismo conocido en el Sistema Solar. Venus, por ejemplo, posee una atmósfera extremadamente densa que redistribuye eficazmente el calor. HD 3167 b es un objeto completamente distinto, mucho más extremo, pero el principio físico es comparable: los gases pueden modificar radicalmente la distribución de energía de un planeta.
El gran misterio ahora es qué contiene esa atmósfera, ya que el resultado actual no resuelve una cuestión fundamental: qué gases forman la posible envoltura de HD 3167 b. Al respecto, una posibilidad razonable es que estos mundos de lava desarrollen atmósferas dominadas por gases procedentes de la propia roca vaporizada, debido a que, bajo temperaturas extremas, los minerales de la superficie pueden pasar a la atmósfera en forma gaseosa.
Pero las observaciones de varios mundos de lava están planteando un escenario más complejo. También podrían existir moléculas más pesadas, entre ellas dióxido de carbono, monóxido de carbono o agua, aunque en el caso de HD 3167 b todavía no existe una medición suficientemente precisa para establecer su composición.
El propio estudio señala que el espectro obtenido con el instrumento MIRI del Webb no tiene la precisión necesaria para resolver esa cuestión. Por eso el siguiente paso será realizar observaciones espectroscópicas adicionales, especialmente con NIRSpec, otro de los instrumentos del James Webb.
Por qué este planeta puede contar la historia de la Tierra
Los investigadores están intentando averiguar si existe una especie de temperatura de transición: un punto a partir del cual los mundos de lava comienzan a desarrollar atmósferas gruesas o muy reflectantes con mayor frecuencia.
HD 3167 b es especialmente útil porque es, según el estudio, el mundo de lava de periodo ultracorto menos irradiado entre los que presentan evidencias de atmósfera. Al situarse en una zona intermedia respecto a otros planetas extremadamente calientes, permite aproximarse a esa posible frontera. Los autores estiman que la transición podría encontrarse aproximadamente entre los 2.000 y 2.500 kelvin de temperatura de irradiación, aunque futuras observaciones deberán confirmarlo.
Esto cambia también la manera de interpretar estos planetas. Durante mucho tiempo, un mundo tan caliente parecía poco más que una roca sometida a una estrella. Ahora empieza a emerger una posibilidad distinta: incluso en condiciones extremas puede existir una interacción permanente entre roca fundida, gases, radiación y circulación atmosférica.
Cuando la Tierra se estaba formando hace unos 4.500 millones de años, la acumulación de material y las enormes colisiones entre cuerpos planetarios liberaron cantidades extraordinarias de energía. La formación del núcleo y los grandes impactos pudieron contribuir a que nuestro planeta atravesara una fase de océano de magma, con una superficie parcial o ampliamente fundida. Los modelos de formación planetaria consideran los océanos de magma una etapa importante de la evolución de los cuerpos rocosos.
Pero la Tierra actual ha borrado casi todas las pruebas directas de aquella etapa. La tectónica, la erosión, el vulcanismo y la transformación constante de la superficie hacen que estudiar los primeros millones de años terrestres sea extraordinariamente difícil.
Ahí es donde HD 3167 b adquiere un valor especial. No es una reproducción de la Tierra primitiva y sería incorrecto presentarlo como tal. Es un planeta distinto, con otra estrella, otra órbita y unas condiciones mucho más extremas. Pero puede funcionar como un laboratorio natural para estudiar procesos que pudieron producirse cuando la Tierra también tenía una superficie parcialmente fundida.
La cuestión fundamental es cómo interactúan una superficie de magma y una atmósfera, cómo se pierde el calor, qué gases escapan del interior, cuáles pueden mantenerse alrededor del planeta y cómo cambia todo el sistema cuando la superficie comienza a solidificarse. @mundiario