Es posible conocer la superficie de un exoplaneta estudiando su atmósfera

Un nuevo estudio sugiere que aquello que aprendamos sobre las atmósferas de algunos exoplanetas podría abrir una ventana a la composición de su superficie e incluso a su actividad geológica. Incluso podríamos determinar si ciertos minerales están presentes o ausentes en la superficie de un exoplaneta con este nuevo enfoque, sin siquiera mirar su superficie directamente.

Una investigación publicada en Arxiv y aceptada para su próxima aparición en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), explora el potencial de la caracterización atmósferica de planetas y exoplanetas para revelar condiciones de las superficies de estos mundos, hasta llegar incluso a identificar los minerales presentes sin necesidad de estudiar directamente sus superficies.

Según explica un artículo publicado en Universo Today, a medida que los astrónomos han comenzado a recopilar datos sobre las atmósferas de los planetas, estamos aprendiendo sobre sus composiciones y evolución. Todo indica que las atmósferas gruesas son las más fáciles de estudiar, pero al mismo tiempo pueden ocultar la superficie de un planeta de nuestra visión. Un exoplaneta similar a Venus, por ejemplo, podría tener una atmósfera tan espesa que haría imposible apreciar su superficie.

Equilibrios químicos

Sin embargo, las conclusiones del nuevo estudio muestran que esta situación podría cambiar con el desarrollo de nuevas técnicas y metodologías. Se sabe que los mundos rocosos como la Tierra o Venus tienen un rico intercambio químico entre sus superficies y sus atmósferas. En la Tierra, el ciclo del agua, las estaciones y las actividades volcánicas modifican la composición atmosférica con el tiempo. 

Estos intercambios ocurren en extensos intervalos de tiempo, por lo que la superficie y la atmósfera de la Tierra nunca se encuentran en un estado de equilibrio mutuo. En el caso de Venus, con una atmósfera más gruesa y una superficie seca, las variaciones suceden en períodos de tiempo más cortos, aunque igualmente el ciclo no alcanza para obtener un equilibrio entre atmósfera y superficie.

Los autores del nuevo estudio argumentan que para los mundos cálidos similares a Venus, con atmósferas particularmente gruesas, es posible alcanzar un equilibrio químico entre la superficie y el aire. Se trata de exoplanetas que se descubren orbitando estrellas pequeñas, una condición que los convierte en ideales para desarrollar estudios atmosféricos.

Estudiar atmósferas para revelar superficies

Para demostrar su idea, los investigadores simularon interacciones químicas como se desarrollarían directamente en la interfaz entre la atmósfera y la superficie rocosa de un planeta. Las simulaciones mostraron que el equilibrio químico para moléculas simples como el dióxido de carbono en atmósferas similares a las de Venus se puede usar para sondear la composición de su superficie.

En conclusión, en las circunstancias adecuadas los pequeños mundos rocosos que orbitan desde cerca estrellas cálidas son excelentes candidatos para este tipo de estudios. Todo aquello que podamos descubrir sobre sus atmósferas puede revelar detalles claves sobre la composición de su superficie, e incluso aclarar cuestiones sobre su actividad geológica. Los científicos creen que hasta podríamos identificar la presencia de ciertos minerales en la superficie de un exoplaneta, sin necesidad de entrar en contacto con ella ni de visualizarla.

Estos conocimientos nos permitirán avanzar en nuestra comprensión sobre cómo se forman los planetas terrestres, descubrir por qué nuestro Sistema Solar es inusual e incluso aprender si la vida como la conocemos es común o extraña en el Universo.

Referencia

Atmospheres as a Window to Rocky Exoplanet Surfaces. Xander Byrne et al. Arxiv (2023). Aceptado para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2312.11133