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Análogo a la Tierra

Febrero 24, 2022

Un análogo a la Tierra —también llamado Tierra gemela, exotierra, segunda Tierra, Tierra alienígena, Tierra 2 o planeta tipo Tierra— es un planeta con condiciones similares a las encontradas en la Tierra.[1]​[2]​[3]​[4]​ Para ser considerado un análogo terrestre, un cuerpo planetario debe orbitar alrededor de su estrella en la zona de habitabilidad del sistema —coloquialmente denominada zona «Ricitos de Oro»—,[5]​[n. 1]​ tener una masa y radio parecidos a los de la Tierra, contar con una composición atmosférica adecuada, pertenecer a una estrella similar al Sol y disponer del resto de rasgos básicos de nuestro planeta que permiten, en conjunción con los anteriores, la presencia de vida tal y como la conocemos.[6]​[7]​[8]​

Recreación de Kepler-62f, uno de los exoplanetas confirmados con mayor Índice de Similitud con la Tierra (IST)

Desde que los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron en 1995 el primer exoplaneta orbitando una estrella similar al Sol, 51 Pegasi b,[9]​ el gran objetivo de los expertos en exoplanetología ha sido hallar una segunda Tierra.[10]​ En los años posteriores y hasta el lanzamiento del telescopio espacial Kepler, los descubrimientos eran mayoritariamente de gigantes gaseosos que orbitaban sus estrellas a distancias muy cortas, dadas las limitaciones de los instrumentos de la época.[11]​ Esta clase de cuerpos, denominados jupíteres calientes, influyen en gran medida en sus estrellas y transitan con frecuencia, lo que facilitaba su detección y parecía apuntar una clara supremacía cuantitativa de este tipo de planetas frente al resto por sesgo.[12]​ Con el tiempo, la mejora en las herramientas de investigación invirtió la tendencia, siendo evidente el predominio de cuerpos telúricos de masas similares a la terrestre por encima de aquellos de mayor tamaño.[13]​[14]​

Representación Artística de un hipotético exoplaneta habitable con tres satélites naturales

Para clasificar los exoplanetas en función de su grado de parentesco con la Tierra, la NASA y el Instituto SETI han desarrollado un indicador, el Índice de Similitud con la Tierra (IST), que estima la semejanza en función de la masa, radio y temperatura de equilibrio estimada del cuerpo planetario.[15]​ Desde el anuncio oficial de su descubrimiento el 6 de junio de 2015, los dos objetos con mayor IST del catálogo de exoplanetas confirmados son Kepler-438b (88 %) y Kepler-296e (85 %).[16]​

La posibilidad de encontrar análogos a la Tierra tiene especial interés para la humanidad, porque puede inferirse que a mayor semejanza entre un exoplaneta y la Tierra, mayor es la probabilidad de que sostenga vida extraterrestre e incluso una eventual civilización alienígena.[17]​ Por esta razón, ha sido un tema tratado frecuentemente en el ámbito de la ciencia, el cine, la literatura y la filosofía.[18]​[19]​ En última instancia, el descubrimiento y colonización de este tipo de planetas garantizaría la supervivencia de la humanidad ante catástrofes planetarias como la propia muerte del Sol.[20]​

Criterios

 
Impresión artística de Kepler-22b, un posible análogo a la Tierra

A pesar de la extensa variedad de criterios que podrían ser considerados para estimar el grado de similitud con la Tierra de un objeto planetario, los medios actuales solo permiten la observación de un número limitado por el obstáculo que representan las distancias cósmicas.[21]​ La información disponible, más allá de la estricta confirmación de la existencia del planeta-objetivo, se limita al tamaño, masa y distancia orbital respecto a su estrella —así como las características básicas de la misma, que incluyen la metalicidad—.[22]​ De este último punto se deduce una temperatura de equilibrio para el objeto, a la que se añade los efectos de una atmósfera y albedo similares a los de la Tierra para inferir su temperatura media superficial.[n. 2]​[23]​ Además, la velocidad de escape, radio, densidad y temperatura de equilibrio permiten calcular el Índice de Similitud con la Tierra o IST del exoplaneta para estimar su grado de parentesco.[24]​[25]​ Dado que el IST indica la semejanza de un cuerpo planetario con la Tierra, cualquier planeta que registre un valor elevado en este baremo es, por definición, un análogo a la Tierra.[24]​

Sin embargo, un alto IST no supone necesariamente la habitabilidad de un exoplaneta. Venus es, con diferencia, el cuerpo planetario más hostil para la vida de todo el sistema solar interior, con una temperatura media de 467 ℃ y una presión atmosférica superficial de 93 atm.[26]​ Como resultado, su índice de similitud es del 37 %, a pesar de que su radio medio, densidad aparente y velocidad de escape son muy similares a los de la Tierra.[n. 3]​[24]​ Si la temperatura real de Venus fuese estimada en función de la distancia respecto al Sol, como ocurre con los exoplanetas descubiertos, su índice de similitud sería mucho mayor.[17]​ Así pues, un exoplaneta con un IST próximo al 100 % puede presentar un efecto invernadero desbocado parecido al venusiano, carecer de atmósfera o estar anclado por marea a una enana roja fulgurante que inunde cíclicamente su superficie con altísimos niveles de radiación ultravioleta.[27]​ Incluso sin pertenecer a un sistema estelar de este tipo, es posible que el planeta carezca de una magnetosfera que lo proteja frente a los vientos estelares, lo que impediría la formación de una capa de ozono.[24]​

Por tanto, los rasgos que determinan si un planeta es un análogo a la Tierra van más allá de los considerados en el cálculo del IST, incluyendo también la composición atmosférica, el tipo de estrella a la que pertenece y cualquier otro que influya significativamente en las condiciones del planeta:[28]​

Tamaño

 
Impresión artística de un exoplaneta ubicado en la zona de habitabilidad de una estrella tipo F. A causa del tipo de luz estelar, la vegetación adoptaría tonos verdes azulados.

La gravedad de un planeta es directamente proporcional a su masa.[29]​ Un exoplaneta poco masivo no tendrá la suficiente atracción gravitatoria como para retener su atmósfera primigenia y, en caso de disponer de agua líquida en su superficie, perderá lentamente todo su hidrógeno, convirtiéndose en un planeta desierto como Marte.[30]​ En el caso opuesto, un planeta terrestre demasiado masivo[n. 4]​ puede tener una atmósfera excesivamente densa similar a la de Venus, que bloquee la luz estelar e impida su paso a la superficie o que provoque un efecto invernadero descontrolado.[31]​ Por esta razón, los expertos centran su búsqueda de análogos a la Tierra en aquellos exoplanetas con masas comprendidas entre 0,8-1,9 M⊕ y radios de entre 0,5-2,0 R⊕.[32]​

No obstante, el margen real puede ser incluso más restrictivo. Los estudios del equipo de Courtney Dressing, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), indican que existe un límite fijado en 1,6 radios terrestres (R⊕) por debajo del cual prácticamente todos los planetas presentan una composición de roca-hierro similar a la de Venus y la Tierra.[33]​ Estas investigaciones demuestran que la densidad media de los cuerpos planetarios decrece a medida que aumenta su radio a partir de dicho límite, lo que supone un incremento sustancial en las concentraciones de agua u otros compuestos volátiles.[n. 5]​[34]​ No obstante, del estudio se desprende que, en general, los objetos con una masa por debajo de las 6 masas terrestres (M⊕) tienen altas probabilidades de registrar una composición parecida a la de la Tierra.[33]​[35]​

Durante la conferencia que anunció el descubrimiento de Kepler-62e y Kepler-62f, el investigador Bill Borucki, del Centro de Investigación Ames de la NASA, y el profesor Dimitar Sasselov, de la Universidad de Harvard, publicaron las predicciones de los modelos informáticos aplicados a estos planetas, que indicaban que posiblemente fuesen mundos oceánicos.[n. 6]​ Las investigaciones parecen indicar que los planetas-océano representan un estado de transición entre los cuerpos telúricos con tierras emergidas como nuestro planeta y los de tipo minineptuno, habitual en sistemas en los que otros objetos con órbitas inferiores hayan reunido la mayor parte de los elementos pesados disponibles en el disco protoplanetario durante el proceso de formación.[36]​ Esto puede ser especialmente significativo en planetas situados en la zona de habitabilidad de enanas rojas, ya que pueden llegar a acumular 25 veces más agua que la Tierra.[37]​ Sin embargo, no hay razones que comprometan el potencial de los planetas-océano para albergar vida.[38]​

El tamaño de un exoplaneta también influye en su campo magnético y en su tectónica de placas. Las supertierras y las megatierras pueden presentar condiciones internas muy distintas a las de la Tierra y no hay una opinión consensuada sobre la probabilidad de que cuenten con procesos geológicos de este tipo.[39]​[40]​ Algunos modelos apuntan a que la tectónica de placas es un proceso poco activo en las supertierras,[41]​ mientras que otros implican que se trata de un fenómeno común, incluso si el planeta carece de agua.[42]​

Temperatura

 
Posible aspecto de un planeta océano situado en la zona de habitabilidad de una enana roja
Véase también: Clasificación térmica de habitabilidad planetaria

Hay varios factores que pueden determinar la temperatura de un planeta.[43]​ Además de la distancia respecto a su estrella y la luminosidad de esta, también influyen su albedo, densidad y composición atmosférica —especialmente el porcentaje de gases de efecto invernadero—, así como un posible acoplamiento de marea.[44]​[45]​ Tal y como se sospecha que ocurrió en la Tierra durante el Período Criogénico, es probable que una temperatura media ligeramente inferior a la terrestre conlleve una mayor extensión de los casquetes polares y, en consecuencia, del albedo del planeta. En última instancia, la cantidad adicional de luz reflejada al espacio dará lugar a un descenso de las temperaturas y a un aumento en la extensión de las capas de hielo, iniciando así un proceso retroalimentativo que culminará en una glaciación global permanente.[46]​

Del mismo modo, una composición atmosférica con mayor presencia de gases de efecto invernadero que la Tierra[n. 7]​ puede desencadenar una acumulación descontrolada similar a la de Venus.[47]​[48]​ A diferencia de un ciclo de glaciación global, al que la propia actividad volcánica del planeta puede poner fin, es muy difícil que las condiciones del propio exoplaneta o de su sistema cambien lo suficiente como para escapar a una situación de efecto invernadero desbocado.[49]​ Con frecuencia, aquellos cuerpos más masivos que la Tierra que orbitan en el límite interno de la zona habitable de su estrella son catalogados como supervenus y no como supertierras.[50]​

El anclaje por marea es otro de los factores que pueden influir sustancialmente en la temperatura de un planeta.[45]​ Ocurre típicamente en estrellas de tipo M y K-tardío en los que, a causa de su menor luminosidad, la zona de habitabilidad se encuentra muy próxima al astro. Como resultado, cualquier exoplaneta que orbite a una estrella de este tipo en su zona habitable estará más expuesto a la gravedad estelar y podría presentar acoplamiento de marea, es decir, tener un hemisferio constantemente expuesto a su luz y otro en perpetua oscuridad.[51]​ Además de la mayor exposición a la actividad estelar por motivo de la proximidad,[52]​ el acoplamiento puede cambiar la dinámica interna del exoplaneta y acabar con su magnetosfera, exponiéndolo a los vientos estelares.[53]​ Es de esperar que estos cuerpos registren grandes diferencias de temperatura entre el hemisferio diurno y el nocturno que pueden desencadenar la congelación de toda su agua y atmósfera en la cara nocturna, si el planeta no cuenta con una atmósfera lo suficientemente densa como para repartir eficazmente el calor.[27]​ No obstante, si no se cumple ninguno de estos supuestos, deberían de darse temperaturas moderadas en la zona del crepúsculo del planeta que permitiesen su habitabilidad.[54]​[55]​

Es probable que se registren temperaturas más estables en planetas que orbiten a análogos solares en su zona habitable, ya que se encuentran lo suficientemente alejados de sus estrellas como para presentar anclaje por marea.[45]​ Además, el tamaño de la zona de habitabilidad es directamente proporcional a la luminosidad de la estrella, siendo más amplia cuanto mayor sea la misma.[56]​ En noviembre de 2013, los datos de la misión Kepler permitieron a los astrónomos estimar el número de exoplanetas de masa terrestre que orbitan a una estrella análoga al Sol en su zona de habitabilidad en 11 000 millones, solo en nuestra galaxia.[57]​

La propia vida es en sí misma un factor de habitabilidad, moderando y estabilizando la temperatura del planeta mediante mecanismos como la actividad fotosintética, que permitió la aparición de los organismos aerobios en la Tierra.[58]​ Existe un amplio consenso entre la comunidad científica a favor de la evolución de las especies como ley universal, por lo que cabe esperar que tal y como sucedió en la Tierra, los organismos simples puedan modificar las condiciones de habitabilidad planetaria —especialmente la temperatura y la composición atmosférica—, permitiendo la aparición de otras formas de vida.[59]​

Estrella

Véanse también: Habitabilidad en sistemas de enanas rojas y Habitabilidad en sistemas de enanas naranjas.
 
Clasificación de Morgan-Keenan

Las características de una estrella determinan las condiciones presentes en un sistema planetario.[60]​[61]​ Las más masivas y luminosas —tipo O y similares— producen un efecto fotoevaporación que impide la formación de planetas,[62]​ por lo que es prácticamente imposible encontrar análogos a la Tierra orbitando a cuerpos estelares de este tipo.[n. 8]​[63]​ Además, la vida de un cuerpo estelar es inversamente proporcional a su masa y es posible que incluso en estrellas tipo A y F la vida no disponga de tiempo suficiente para evolucionar.[64]​[65]​

En el otro extremo, las más pequeñas —enanas rojas y naranjas tipo K-tardío— cuentan con una zona habitable muy pequeña y próxima a ellas.[56]​[66]​ Esta cercanía puede suponer que cualquier exoplaneta situado a una distancia adecuada para que exista agua líquida sobre su superficie se encuentre anclado por marea, ofreciendo siempre una misma cara a su estrella.[n. 9]​[45]​ A su vez, la dinámica de las enanas rojas es muy distinta a la solar, presentando bruscos descensos e incrementos de luminosidad que afectarían en gran medida a cualquier forma de vida presente en el sistema.[67]​ Los efectos pueden ser aún más perjudiciales si se trata de estrellas fulgurantes, un estado que parece ser común en los primeros miles de millones de años de los astros de este tipo.[53]​[56]​ La posible existencia de vida en planetas que orbiten a estrellas de esta clase es objeto de debate y de gran interés para la astrobiología, ya que son las más comunes[n. 10]​ y longevas, y su estabilidad aumenta a medida que envejecen.[70]​ Las enanas naranjas de tipo K podrían ser ideales para el desarrollo de la vida, por presentar las mismas ventajas que las de tipo M y K-tardío sin sus inconvenientes.[61]​

Otro de los factores a considerar es la metalicidad de la estrella.[71]​ Aquellas con valores muy bajos serán pobres en elementos pesados,[n. 11]​ al igual que su sistema, afectando notoriamente a la composición de los planetas que puedan formarse a su alrededor.[72]​ Según autores como G. González, P. Ward y D. E. Brownlee, la metalicidad estelar varía en función de la región de la galaxia, dando lugar a lo que denominaron zona galáctica habitable.[n. 12]​ En la Vía Láctea, esta región formaría un anillo entre 4 y 10 kpc del centro galáctico. Más cerca del núcleo de la galaxia, la exposición a supernovas y otros eventos cósmicos altamente energéticos impedirían la presencia de formas de vida complejas, y más lejos la metalicidad sería demasiado débil como para permitir la formación planetaria.[73]​

Como resultado, se espera que los análogos a la Tierra pertenezcan a análogos solares, es decir, con una masa, tamaño y metalicidad similares a los del Sol, o a estrellas tipo K.[61]​

Composición atmosférica

 
Ilustración artística de un exoplaneta con señales de agua en su atmósfera

Los principales componentes de la atmósfera de la Tierra son muy comunes en el universo.[74]​ Es probable que todos los planetas cuenten o hayan contado en algún momento de su historia con una atmósfera más o menos densa compuesta parcial o totalmente de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y/o compuestos químicos derivados de ellos, como el dióxido de carbono, metano, vapor de agua, etc.[74]​ La atmósfera terrestre se compone principalmente de nitrógeno (78 %) y oxígeno (21 %), como consecuencia de la actividad fotosintética.[75]​ La composición atmosférica de la Tierra ha variado sustancialmente con el paso del tiempo, como tras la Gran Oxidación, alterando significativamente las condiciones superficiales del planeta.[76]​ Es posible que, tal y como se sospecha que ocurrió en la Tierra, surjan microorganismos en océanos extraterrestres que den lugar a otros capaces de realizar la fotosíntesis, en un proceso de convergencia evolutiva.[77]​ Con el paso del tiempo, podrían modificar la composición de la atmósfera y adecuarla a organismos complejos.[78]​

Se suele considerar al oxígeno molecular (O2) y a su subproducto fotoquímico, el ozono (O3), como las biofirmas atmosféricas más sólidas —es decir, como los mejores indicadores del origen orgánico del oxígeno presente en el ambiente—.[74]​ Sin embargo, la fotólisis del agua por la radiación ultravioleta, seguida del escape hidrodinámico del hidrógeno, puede desencadenar una acumulación de oxígeno en la atmósfera de planetas cercanos a su estrella sometidos a un efecto invernadero descontrolado.[74]​ Se creía que en aquellos cuerpos situados en la zona de habitabilidad, la fotólisis del agua estaría fuertemente limitada por trampas de frío[n. 13]​ de vapor de agua en la atmósfera baja.[79]​ Sin embargo, la extensión de la trampa de frío depende en gran medida de la cantidad de gases no condensables —como el nitrógeno y el argón— presentes en la atmósfera.[74]​ En ausencia de estos gases la probabilidad de una acumulación de oxígeno depende también de la historia de acreción del planeta, química interna, dinámica atmosférica y rasgos de su órbita.[74]​ Por lo tanto, el oxígeno en sí mismo no representa una biofirma robusta.[80]​ El ratio de nitrógeno y argón a oxígeno podría detectarse estudiando las variaciones de la radiación infrarroja con la fase orbital[81]​ o por espectroscopia de transmisión en conjunción con el análisis de la dispersión de Rayleigh durante un tránsito astronómico en un cielo despejado y una atmósfera libre de aerosoles.[82]​[83]​

Los medios actuales carecen de la precisión necesaria para realizar estos estudios espectroscópicos en exoplanetas de masa terrestre que orbiten a sus estrellas en la zona habitable.[84]​ La puesta en marcha de algunos telescopios terrestres y orbitales proyectados para un futuro cercano permitirá resolver algunas de las incógnitas planteadas, estudiando la composición atmosférica de los potenciales análogos terrestres y confirmando —o descartando— la presencia de vida.[85]​[82]​

Otros factores

 
Imagen artística de la magnetosfera terrestre y su interacción con el viento solar.

Más allá de los rasgos básicos que se presuponen a un análogo a la Tierra, existen otros múltiples factores a considerar que podrían alterar significativamente las condiciones de habitabilidad de un exoplaneta, como la presencia de un campo magnético que lo proteja frente a los vientos estelares.[86]​ La magnetosfera de la Tierra nace de la separación del núcleo de la Tierra en diferentes capas.[87]​ El núcleo externo se compone principalmente de hierro fundido de alta conductividad que genera el magnetismo mediante la ley de Ampère.[88]​ Exoplanetas con masa, densidad, composición y rotación similares a los de la Tierra deberían presentar un campo magnético equivalente.[89]​ Sin embargo, la mayor masa de las supertierras puede producir altas presiones con grandes viscosidades y altas temperaturas de fusión, que impidan la separación del interior en diferentes capas —resultando en mantos indefinidos sin un núcleo determinado—.[88]​ En tales casos, el óxido de magnesio, que es rocoso en la Tierra, puede encontrarse en estado líquido en el interior de las supertierras, generando un campo magnético.[88]​ En planetas anclados por marea a sus estrellas, la ausencia de rotación puede impedir la formación de una magnetosfera, y la consiguiente exposición a los vientos estelares podría expulsar todo su hidrógeno al espacio y convertirlos en planetas-desierto.[53]​

Las catástrofes acaecidas a lo largo de la historia del exoplaneta pueden modificar sus condiciones de habitabilidad. Incluso cumpliendo con el resto de criterios clave, una colisión con un protoplaneta durante la formación del sistema puede alterar significativamente la inclinación del eje y la velocidad de rotación del plantea, como se sospecha que ocurrió en Venus y Urano,[90]​ y ocasionar la pérdida de la magnetosfera.[91]​ De igual modo, la órbita del sistema alrededor de la galaxia puede aproximarlo a estrellas masivas que se encuentren al final de la secuencia principal y a punto de estallar en forma de supernova, despojando al planeta de su hipotética ozonosfera —e incluso, en casos extremos, de la mayor parte de su atmósfera—.[92]​ Hay un sinfín de eventualidades que pueden acabar con la aptitud para la vida del planeta, aunque su masa y temperatura de equilibrio sugieran lo contrario. Nuevamente, el análisis de su atmósfera despejaría las dudas al respecto.[85]​

Investigación

 
Telescopio Gigante de Magallanes (GMT)

Los primeros exoplanetas detectados con posibilidades de albergar vida eran principalmente supertierras como Gliese 581 d, Gliese 581 g[n. 14]​ y Gliese 667 Cc.[94]​ En todos los casos, pertenecían a enanas rojas y tenían órbitas muy reducidas, lo que permitía detectar con facilidad las oscilaciones de su estrella.[95]​ Con independencia de los problemas para la vida derivados de su masa elevada, estos planetas se encuentran casi con total seguridad anclados por marea a sus estrellas.[52]​ Su habitabilidad potencial aún es objeto de estudio.[96]​

El perfeccionamiento en los métodos de detección de exoplanetas en los últimos años, gracias a herramientas como el telescopio espacial Kepler, ha supuesto una revolución en el ámbito de la astronomía.[97]​ En menos de una década, los hallazgos han pasado de centrarse en jupíteres calientes a supertierras y, en última instancia, a objetos de masa terrestre.[98]​ Tales avances han despertado un interés inusitado en la búsqueda del primer gemelo de la Tierra y las principales agencias aeroespaciales del mundo se han volcado en proyectar misiones cada vez más ambiciosas capaces de hallar un análogo terrestre.[99]​ La crisis económica global de 2008 y los consecuentes recortes gubernamentales han puesto freno a algunos de estos proyectos, obligando a posponerlos indefinidamente o a reemplazarlos por alternativas más económicas.[100]​[101]​

Entre los proyectos cancelados o pospuestos indefinidamente destacan el Proyecto Espacial Darwin de la ESA y el Terrestrial Planet Finder de la NASA.[102]​[103]​[104]​ Estos telescopios espaciales habrían tenido la capacidad de detectar exoplanetas de masa similar a la Tierra y de estudiar sus atmósferas, pudiendo encontrar biofirmas que corroborasen la presencia de vida.[105]​

Los principales proyectos en curso de observatorios terrestres y orbitales capaces de aportar nueva información sobre planetas similares a la Tierra son:[106]​[107]​[108]​

Futuros observatorios terrestres y orbitales
Tipo Nombre Primeras observaciones Notas
Terrestres GMT 2021 Con siete espejos principales de 8,4 m, se centrará en la localización y caracterización de nuevos exoplanetas.[109]​
TMT 2022 Sus espejos segmentados sumarán 30 m de diámetro y aportarán una capacidad de detección exoplanetaria sin precedentes entre los telescopios terrestres.[110]​
E-ELT 2024 Con 39 m de diámetro, permitirá la caracterización precisa de exoplanetas de masa similar a la terrestre.[111]​
Orbitales TESS 2018 Cubrirá un área del cielo al menos 400 veces superior a cualquier misión previa. Se centrará en detectar planetas de un tamaño similar a la Tierra.[112]​[113]​
CHEOPS 2018 Como el Kepler, descubrirá nuevos exoplanetas mediante la detección de sus tránsitos, pero enfocando a cada estrella individualmente. De este modo, podrá identificar la masa y radio de los exoplanetas de forma precisa, y aportar información sobre la relación entre la densidad de los planetas y su tamaño.[108]​[113]​
JWST 2019 Identificará y caracterizará exoplanetas con más precisión que el Kepler.[114]​ Permitirá estudiar las atmósferas de supertierras cercanas en busca de componentes que indiquen la presencia de vida.[107]​[113]​
PLATO 2022-2024 Como el Kepler, el Cheops y el TESS, empleará el método de tránsito en la detección exoplanetaria. El objetivo de la misión es encontrar y caracterizar un gran número de sistemas planetarios cercanos.[108]​
WFIRST-AFTA 2024 Contará con un espejo del mismo diámetro que el del Hubble pero con un campo de visión 200 veces mayor.[115]​
ATLAST 2025 Con un diámetro de casi 17 metros, podrá estudiar al detalle exoplanetas de masa terrestre que pertenezcan a la zona habitable de sus estrellas, incluyendo un análisis preciso de sus atmósferas.[116]​
HDST 2030-2040 Identificará varias decenas de exoplanetas similares a la Tierra y estudiará sus atmósferas, ofreciendo una precisión entre 100 y 1000 veces superior a la del Hubble.[117]​

Descubrimientos

Número de exoplanetas confirmados por año.

El lanzamiento del telescopio Kepler tuvo lugar en 2009. Datos del PHL.[118]​

La puesta en funcionamiento del telescopio Kepler ha incrementado exponencialmente el ritmo de descubrimientos exoplanetarios.[119]​ La actualización de la base de datos de la NASA del 10 de mayo de 2016 eleva la cifra de exoplanetas confirmados a 3264 y a 4696 el número de candidatos en espera de confirmación.[120]​ Las observaciones del Kepler han permitido descartar el sesgo producido por los métodos de detección anteriores, indicando un claro predominio de los planetas terrestres sobre los gigantes gaseosos.[121]​

Estos descubrimientos han influido en gran medida en la astrobiología, en los modelos de habitabilidad planetaria y en la búsqueda de vida extraterrestre.[122]​ La NASA y el Instituto SETI han propuesto la clasificación de los análogos terrestres en función de un baremo, el Índice de Similitud con la Tierra (IST), que parte de la masa, radio y temperatura de un planeta para estimar su grado de parentesco con la Tierra.[123]​[15]​ Así, un IST elevado indica un alto grado de semejanza con nuestro planeta y posiblemente unas condiciones adecuadas para la vida tal y la como la conocemos.[124]​ Kepler-438b (88 %) y Kepler-296e (85 %) ocupan los primeros puestos de la lista de exoplanetas confirmados en función de su IST,[125]​[126]​ aunque hay candidatos a la espera de confirmación oficial con una puntuación incluso mayor: KOI-4878.01 (98 %),[127]​ KOI-3456.02 (93 %)[128]​ y KOI-5737.01 (90 %).[129]​ KOI-4878.01 podría ser el primer auténtico gemelo de la Tierra.[130]​[n. 15]​

El 23 de julio de 2015 la NASA confirmó el descubrimiento de Kepler-452b, el primer exoplaneta hallado con un IST superior al 80 % que pertenece a una estrella similar al Sol.[131]​ Dado que el tipo estelar no se considera en el cálculo del IST y que su radio, de 1,63 R⊕, supera con creces el tamaño de la Tierra; ocupa el quinto puesto entre los planetas con mayor índice de similitud —junto a Kepler-62e—.[118]​ Sin embargo, los expertos de la NASA y sus propios descubridores consideran a Kepler-452b como «lo más cercano a un análogo a la Tierra descubierto por el momento» en función de su tamaño, órbita y estrella; aunque no descartan la posibilidad de que se trate de un planeta océano o de un mundo gaseoso.[132]​

El telescopio Kepler, autor del descubrimiento, debe su éxito en el hallazgo de nuevos planetas a su precisión y al enfoque en los tránsitos planetarios como principal método de detección.[133]​ El empleo de este método hace que los análogos terrestres que transitan con mayor frecuencia —es decir, los que pertenecen a enanas rojas y naranjas, más pequeñas que el Sol y con zonas de habitabilidad más próximas a ellas—, sean más fáciles de confirmar.[134]​[135]​ Por el contrario, los que pertenecen a estrellas similares al Sol suelen ser más difíciles de detectar y la probabilidad de que las señales percibidas sean erróneas es relativamente alta. Kepler-452b es una de las pocas excepciones en las que un exoplaneta perteneciente a una estrella de este tipo no acaba siendo catalogado como un falso positivo, como ocurrió con KOI-5123.01 y KOI-5927.01.[136]​[137]​ Por tanto, es posible que la existencia de KOI-4878.01 termine siendo descartada.[127]​

Confirmados

Véase también: Anexo:Exoplanetas confirmados potencialmente habitables

La clasificación de los diez exoplanetas confirmados con mayor IST y sus características estimadas en comparación con la Tierra son las siguientes:[138]​[118]​[n. 16]​[n. 17]​

Descripción de los campos

Los principales criterios evaluados son:[118]​[n. 18]​

 
Posible aspecto de un análogo a la Tierra.
  • IST (Índice de Similitud con la Tierra): Compara la similitud con la Tierra en una escala de 0 a 1, donde el 1 representa unos valores idénticos a la Tierra en los criterios evaluados. El IST depende del radio, la densidad, la velocidad de escape y la temperatura de equilibrio del planeta.[24]​
  • SPH (Standard Primary Habitability): Indica la aptitud de un planeta para la presencia de vida vegetal. Varía de 0 a 1, donde 0 corresponde a unas condiciones totalmente inhóspitas y 1 un ambiente perfecto para la producción primaria. Depende de la temperatura superficial y de la humedad relativa —normalmente calculada a partir de la densidad atmosférica estimada—.[139]​
  • HZD (Habitable Zone Distance): Mide la distancia respecto al centro de la zona habitable en términos relativos. Varía de –1 —confín interno de la zona— a +1 —confín externo—, donde 0 corresponde al centro de la zona. Este valor depende de la luminosidad estelar, de la temperatura superficial de la estrella y del semieje mayor de la órbita planetaria.[140]​
  • HZC (Habitable Zone Composition): Muestra la composición principal del planeta, en función de la masa y/o radio de este. Valores cercanos a 0 representan probablemente una combinación de hierro, roca y agua similar a la terrestre; valores inferiores a –1 a objetos astronómicos compuestos principalmente de hierro; y valores superiores a +1 a planetas gaseosos.[141]​
  • HZA (Habitable Zone Atmosphere): Es una estimación de la densidad atmosférica. Depende principalmente de la masa y radio del planeta. Los objetos astronómicos con HZA cercano a -1 probablemente tendrán atmósferas muy tenues o inexistentes, mientras que aquellos con valores mayores que +1 posiblemente sean gigantes gaseosos. Valores entre –1 y 1 indican una densidad atmosférica más tolerable para la vida, aunque el 0 no representa necesariamente el óptimo.[142]​
  • CTHP (Clasificación Térmica de Habitabilidad Planetaria): Asigna el lugar que ocupa el planeta en la clasificación térmica de habitabilidad planetaria:[143]​
  • TipoE (Tipo de Estrella): Clasifica los objetos según el tipo de estrella a la que orbitan.

Lista

# Nombre IST SPH HZD HZC HZA Temp (℃) Masa (M⊕) Radio (R⊕) CTHP TipoE Periodo orbital Distancia Año desc.
N/d Tierra 1.00 0.72 -0.50 -0.31 -0.52 14 ℃ 1 M⊕ 1 R⊕ mesoplaneta G 365,26 días 0 prehistórico
1 Kepler-438b 0.88 0.50 -0.94 -0.17 -0.49 37,45 ℃ 1,27 M⊕ 1,12 R⊕ mesoplaneta K 35,23 días 472,9 al. 2015
2 Kepler-296e 0.85 0.75 -0.87 -0.16 0.04 33,45 ℃ 3,32 M⊕ 1,48 R⊕ mesoplaneta M 34,14 días 1692,8 al. 2015
3 Gliese 667 Cc 0.84 0.64 -0.62 -0.15 0.21 13,25 ℃ 3,80 M⊕ 1,54 R⊕ mesoplaneta M 28,14 días 23,6 al. 2011
4 Kepler-442b 0.84 0.04 -0.34 -0.16 -0.06 -2,65 ℃ 2,34 M⊕ 1,34 R⊕ psicroplaneta K 112,31 días 1115,5 al. 2015
5 Kepler-62e 0.83 0.96 -0.70 -0.15 0.28 28,45 ℃ 4,54 M⊕ 1,61 R⊕ mesoplaneta K 122,39 días 1200,3 al. 2013
6 Kepler-452b 0.83 0.93 -0.61 -0.15 0.30 29,35 ℃ 4,72 M⊕ 1,63 R⊕ mesoplaneta G 384,84 días 1402,5 al. 2015
7 Gliese 832 c 0.81 0.96 -0.72 -0.15 0.43 21,55 ℃ 5,40 M⊕ 1,69 R⊕ mesoplaneta M 35,68 días 16,1 al. 2014
8 K2-3 d 0.80 0.00 -1.00 -0.15 0.06 48,95 ℃ 3,66 M⊕ 1,52 R⊕ mesoplaneta M 44,56 días 146,8 al. 2015
9 Kepler-283c 0.79 0.85 -0.58 -0.14 0.69 17,95 ℃ 7,04 M⊕ 1,81 R⊕ mesoplaneta K 92,74 días 1741,7 al. 2014
10 Tau Ceti e 0.78 0.00 -0.92 -0.15 0.16 49,75 ℃ 4,29 M⊕ 1,59 R⊕ mesoplaneta G 168,12 días 11,9 al. 2012

Teorías

 
La zona galáctica habitable forma un anillo entre 4 y 10 kpc del centro de la galaxia

Durante años, los expertos han debatido la frecuencia con la que aparecen los análogos terrestres, surgiendo dos vertientes claramente diferenciadas: la hipótesis de la Tierra especial[60]​ y el principio de mediocridad copernicano.[144]​ Los partidarios de la primera argumentan que la presencia de vida compleja en un cuerpo planetario es fruto de grandes coincidencias estadísticas y que, para que pueda darse, se necesita un «Júpiter» que capture la mayor parte de los cometas y asteroides que se dirijan a los planetas interiores del sistema, un satélite de considerables proporciones, la ubicación en la «zona de habitabilidad galáctica» y una tectónica de placas; con independencia de los otros elementos mencionados anteriormente.[60]​ Esta teoría ha sufrido importantes críticas, que la consideran excesivamente restrictiva e influida por hipótesis creacionistas.[145]​ En los últimos años, numerosos expertos han demostrado mediante cálculos y simulaciones como parte de los principios clave de la hipótesis de la Tierra especial podrían ser erróneos.[146]​[147]​[148]​[n. 19]​[n. 20]​

Por el contrario, los seguidores del principio de mediocridad en exoplanetología afirman que la vida compleja es común en el universo.[149]​[150]​ Entre sus más famosos defensores destaca el astrónomo Frank Drake, que en 1961 desarrolló una ecuación capaz de estimar el número de planetas habitados por seres inteligentes en la galaxia.[151]​ Según sus propios cálculos, podrían existir entre mil y cien millones de civilizaciones tan solo en la Vía Láctea.[152]​ Posteriormente, sus estimaciones se consideraron erróneas, propias de una época en la que los valores de gran parte de las incógnitas de la ecuación eran totalmente desconocidos.[n. 21]​[153]​ No obstante, el principio de mediocridad sí ha demostrado ser la pauta habitual en cosmología, fruto del alto número de estrellas en la galaxia y de galaxias en el universo.[154]​

Partiendo de los datos de la misión Kepler, los astrónomos estimaron en noviembre de 2013 que existen 40 000 millones de análogos terrestres tan solo en la Vía Láctea —de ellos, 11 000 millones orbitan a estrellas similares al Sol—.[57]​ Estas cifras supondrían, estadísticamente, que el exoplaneta habitable más cercano podría estar a tan solo 12 años luz de distancia.[155]​[156]​[157]​ Estos datos no aclaran cuál de las dos posturas se aproxima más a la realidad, pero demuestran que los planetas que reúnen las condiciones básicas de habitabilidad de la Tierra son comunes en la galaxia.[158]​

La postura de la mayor parte de los astrónomos se sitúa entre ambos extremos.[159]​[151]​[160]​ Se cree que el número real de civilizaciones presentes en la Vía Láctea es muy inferior a los millones estimados por Frank Drake y que posiblemente estén muy distantes entre sí como para permitir la comunicación entre ellas, pero consideran que la vida microbiana e incluso compleja debe de ser común.[149]​[161]​ En el futuro, las nuevas herramientas de investigación exoplanetaria podrán arrojar cifras más ajustadas a la realidad.[162]​[163]​

Planetas superhabitables

Artículo principal: Planeta superhabitable

Los hallazgos de los últimos años a través de las observaciones del telescopio Kepler han sorprendido a los expertos.[164]​ Los extremos exoplanetarios parecen situarse muy por encima de los récords del sistema solar en todos los ámbitos, y los investigadores desarrollan constantemente nuevos modelos para predecir la clase de planetas que podrían descubrirse en el futuro —por ejemplo, planetas-océano, de carbono, etc.—.[165]​ En enero de 2014, los astrofísicos René Heller y John Armstrong publicaron los resultados de una extensa investigación en Astrobiology, donde predecían la posible existencia de planetas «superhabitables», objetos de masa planetaria similares a la Tierra que serían incluso más aptos para la vida que los análogos terrestres.[61]​[166]​

 
Impresión artística de un exoplaneta con unas condiciones similares a las que podría presentar Kepler-442b

El Laboratorio de Habitabilidad Planetaria —en inglés, PHL— de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo ha creado una serie de ratios adicionales al IST que estiman las condiciones que pueden presentarse en un exoplaneta a partir de la información disponible, asignando a su vez el valor correspondiente para la Tierra.[130]​ El máximo IST alcanzable se corresponde con el valor 1 de nuestro planeta y cualquier cuerpo planetario con una calificación similar sería considerado como un gemelo de la Tierra, a expensas de nuevas observaciones.[167]​ Sin embargo, la propia Tierra no alcanza el óptimo en el resto de baremos. Por ejemplo, solo obtiene un valor de 0,72 para la «habitabilidad primaria común», definida como la «capacidad para sustentar la vida vegetal», por su atmósfera relativamente escasa.[139]​ Tampoco alcanza la mejor puntuación en «distancia respecto al centro de la zona habitable» (-0.5), ya que se encuentra desplazada hacia el confín interno de esta región.[130]​[168]​

Entre los exoplanetas cuya existencia ha podido ser confirmada, hay varios que superan a la Tierra en algunos de estos apartados.[130]​ Por ejemplo, Kepler-442b se sitúa más próximo al centro de la zona habitable de su estrella que la Tierra y se estima que la densidad atmosférica correspondiente a un cuerpo de sus características sería más adecuada para la vida.[130]​ No obstante, su temperatura media lo convierte en un psicroplaneta, posiblemente demasiado frío como para superar las condiciones de habitabilidad de la Tierra a no ser que su composición atmosférica haga que sea más cálido de lo previsto.[169]​

Otros factores en los que la habitabilidad de la Tierra puede verse superada son el tipo estelar, el campo magnético, la profundidad media de sus océanos y la tectónica de placas.[166]​ Las estrellas tipo K, también conocidas como enanas naranjas, son menos luminosas que las de tipo G como el Sol, pero su ciclo vital es notoriamente superior.[170]​ Además, tienen la suficiente masa como para superar los problemas de cara a la habitabilidad que presentan las enanas rojas, por lo que podrían ser más adecuadas para sustentar vida que los análogos solares.[166]​ En cuanto a la tectónica de placas, los modelos de Heller y Armstrong predicen que los cuerpos con masas próximas a 2 M⊕ pueden desempeñar mejor esta actividad geológica.[171]​ Además, al ser más masivos, es probable que tengan un campo magnético mayor que les ofrezca una mejor protección frente al viento estelar y que su atmósfera sea más densa que la terrestre sin alcanzar los extremos de Venus.[61]​ Por último, la profundidad media de los océanos de la Tierra no favorece la presencia de vida marina, más abundante y diversa en regiones poco profundas. Planetas con unos océanos de menor profundidad podrían ser más aptos para la vida.[61]​

A raíz de estas hipótesis, Heller y Armstrong proponen el uso de un término, «mundos superhabitables», para definir a aquellos planetas que presentan unas condiciones para la vida mejores que las de la Tierra.[166]​ Se estima que su apariencia y características serían semejantes a las de un análogo a la Tierra, pero su IST no alcanzaría valores extremadamente próximos a 1 como consecuencia de sus sutiles diferencias, aunque sí relativamente cercanos. Por el momento, no se ha descubierto ningún exoplaneta confirmado o candidato capaz de reunir todas las características propias de un mundo superhabitable.[61]​

Terraformación

 
Representación artística de Marte terraformado
Artículo principal: Terraformación

La terraformación de un planeta, satélite u otro cuerpo celeste, es un proceso hipotético de modificación deliberada de la atmósfera, temperatura y topografía superficial; para adaptarlo a las exigencias de la vida en la Tierra.[172]​

La terraformación permitiría a la humanidad colonizar a gran escala un planeta salvando las grandes distancias del espacio interestelar. Expertos de todo el mundo han desarrollado técnicas teóricas para acometer este proceso en los candidatos más cercanos, Marte y Venus.[173]​ Con las modificaciones necesarias, Venus podría llegar a convertirse en un análogo a la Tierra tras un proceso considerablemente más largo y costoso que el marciano.[174]​ Marte, con una masa muy por debajo de la terrestre, no podría alcanzar este estado y cualquier proceso de esa índole sería temporal. Eventualmente perdería su atmósfera como consecuencia de su menor gravedad y magnetosfera.[175]​

Es posible que en sistemas estelares cercanos existan planetas no aptos para la vida que requieran muy pocos cambios para ser habitables, resultando en un proceso más económico y asequible con grandes posibilidades para la humanidad. En cualquier caso, la tecnología actual no permite realizar tales modificaciones en las condiciones de un planeta a la escala necesaria y posiblemente sea un proceso fuera del alcance del ser humano hasta dentro de varias décadas e incluso siglos.[176]​

Un nuevo hogar

Artículo principal: Viaje interestelar
Véanse también: Proyecto Orión y Proyecto Daedalus.

El siguiente paso lógico tras detectar, confirmar y analizar debidamente las condiciones de un análogo a la Tierra, sería enviar sondas espaciales para estudiarlo en profundidad y obtener imágenes superficiales y, posteriormente, proyectar misiones tripuladas. Incluso si el gemelo de la Tierra más próximo se encontrase a pocas decenas de años luz, el viaje sería imposible de acometer con los medios disponibles en la actualidad. La nave más rápida enviada por el ser humano al espacio, la Voyager 1, viaja a 1/18 000 de la velocidad de la luz.[177]​ A esa velocidad, tardaría 76 000 años en llegar a Próxima Centauri, la estrella más cercana (4,23 años luz).[178]​ Con la tecnología actual, sería posible desarrollar en pocos años una nave de propulsión nuclear de pulso que redujese el tiempo de recorrido a menos de un siglo, pero para llegar a los exoplanetas habitables más próximos se necesitarían cientos o incluso miles de años.[178]​

 
Concepción artística del Proyecto Orión de la NASA.

Un viaje de tal duración tendría graves problemas para la tripulación como la exposición prolongada a la ingravidez,[179]​ además de superar con creces el tiempo de vida de la tripulación. Sería necesario recurrir a naves generacionales,[180]​ animación suspendida,[181]​ o a embriones congelados incubados en la propia nave.[182]​ Tales medios requerirían importantes avances científicos.

Otra alternativa sería desarrollar nuevos motores que redujesen sustancialmente el tiempo de viaje. Los cohetes de fusión podrían alcanzar hasta un 10 % de la velocidad de la luz, frente al 3 % ofrecido por la propulsión nuclear de pulso.[183]​ Los ramjets interestelares y, especialmente, los cohetes de antimateria alcanzarían velocidades cercanas a las de la luz, donde la dilatación temporal reduciría considerablemente el tiempo de viaje para los tripulantes.[184]​ Las naves de empuje por curvatura podrían alcanzar velocidades superlumínicas deformando el espacio-tiempo para «acercar» el punto de destino.[185]​ Los científicos están trabajando actualmente con tecnología de fusión nuclear en el proyecto ITER, pero su uso cotidiano está lejos de lograrse, y más aún su utilización en motores espaciales.[186]​ El resto de alternativas pueden no ser viables hasta dentro de varios siglos o milenios, si alguna vez llegan a serlo.[187]​[188]​[189]​

El documental Evacuar la Tierra, emitido por National Geographic en diciembre de 2012, propone el uso de una nave generacional gigante construida en el espacio e impulsada por propulsión nuclear de pulso.[190]​ La nave rotaría sobre sí misma creando una sensación de gravedad que podría reducir el impacto de largos periodos de ingravidez.[191]​ Es posible que la combinación de varios de los elementos descritos anteriormente sea la solución a este tipo de viajes.[192]​

Las colonias humanas diseminadas por la Vía Láctea se encontrarían prácticamente incomunicadas con la Tierra, ya que cualquier mensaje enviado o recibido tardaría años, décadas y hasta siglos en recorrer las enormes distancias espaciales. Deberían ser totalmente autónomas y estar preparadas para asumir cualquier contingencia sin recibir ayuda externa.[193]​

El físico Stephen Hawking expresó la opinión de que las colonias en análogos a la Tierra garantizarían la supervivencia del ser humano más allá del próximo milenio.[194]​

Véase también

Notas

  1. Comúnmente, se conoce a los cuerpos que orbitan a su estrella en esta zona como planetas «Ricitos de Oro». Para ser un análogo terrestre, un planeta «Ricitos de Oro» debe reunir el resto de características de este tipo de planetas, como tamaño, composición atmosférica, etc.[5]​
  2. Es decir, la que correspondería a la Tierra si orbitase a su estrella anfitriona a la misma distancia.
  3. El IST otorga más peso a la temperatura media que al resto de atributos.
  4. Incluso si su densidad es similar o superior a la terrestre, indicando que no se trata de un minineptuno.
  5. Como el hidrógeno y el helio.
  6. Kepler-62e cuenta con un radio de 1,61 R⊕ y Kepler-62f, de 1,41 R⊕; ambos tienen masas muy por debajo del límite marcado por el equipo de Dressing para los gigantes gaseosos.[36]​
  7. Como el dióxido de carbono, el metano y hasta el vapor de agua.
  8. Sin embargo, su mayor luminosidad hace que la zona de habitabilidad de estas estrellas sea mucho más amplia que en las demás.
  9. Especialmente en los sistemas con estrellas de tipo M.
  10. Se estima que suponen un 70 % del total en galaxias espirales y un 90 % en galaxias elípticas, posiblemente un 73 % en la Vía Láctea.[68]​[69]​
  11. Es decir, todos salvo el hidrógeno y el helio.
  12. La zona galáctica habitable es uno de los factores que estos autores estudian en su obra Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe para justificar la escasez de vida inteligente en el universo.[60]​
  13. Capas atmosféricas considerablemente más frías que las inferiores y superiores.
  14. La existencia de GL 581 d y g no ha sido confirmada.[93]​
  15. El próximo tránsito de KOI-4878.01 tendrá lugar el 10 de octubre de 2016.[127]​
  16. Algunos datos como la temperatura superficial y la distancia proceden de la conversión de los valores que figuran en el catálogo exoplanetario del PHL de la UPRA a estas unidades.
  17. Los datos proceden de la actualización del catálogo exoplanetario de la NASA del 23 de julio de 2015.
  18. Dejando el cursor sobre los encabezados de cada columna, describe el atributo. Para una explicación más detallada, consultar el anexo.
  19. En 2008, en Horner & Jones demostraron mediante simulaciones informáticas que el efecto gravitacional de Júpiter posiblemente ha causado más impactos en la Tierra de los que ha prevenido.[146]​
  20. Hay fuertes evidencias que indican la existencia de placas tectónicas en Marte en el pasado, a pesar de que no posee un satélite natural de considerables dimensiones que ejerza una importante fuerza de marea sobre el planeta.[147]​
  21. El mismo Frank Drake, al igual que Carl Sagan, se retractaron posteriormente de sus elevadas estimaciones iniciales.

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Enlaces externos

  • Catálogo de planetas potencialmente habitables del PHL (en inglés)
  • Archivo Exoplanetario de la NASA (en inglés)
  •   Datos: Q2670101

Febrero 24, 2022
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Un analogo a la Tierra tambien llamado Tierra gemela exotierra segunda Tierra Tierra alienigena Tierra 2 o planeta tipo Tierra es un planeta con condiciones similares a las encontradas en la Tierra 1 2 3 4 Para ser considerado un analogo terrestre un cuerpo planetario debe orbitar alrededor de su estrella en la zona de habitabilidad del sistema coloquialmente denominada zona Ricitos de Oro 5 n 1 tener una masa y radio parecidos a los de la Tierra contar con una composicion atmosferica adecuada pertenecer a una estrella similar al Sol y disponer del resto de rasgos basicos de nuestro planeta que permiten en conjuncion con los anteriores la presencia de vida tal y como la conocemos 6 7 8 Recreacion de Kepler 62f uno de los exoplanetas confirmados con mayor Indice de Similitud con la Tierra IST Desde que los astronomos Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron en 1995 el primer exoplaneta orbitando una estrella similar al Sol 51 Pegasi b 9 el gran objetivo de los expertos en exoplanetologia ha sido hallar una segunda Tierra 10 En los anos posteriores y hasta el lanzamiento del telescopio espacial Kepler los descubrimientos eran mayoritariamente de gigantes gaseosos que orbitaban sus estrellas a distancias muy cortas dadas las limitaciones de los instrumentos de la epoca 11 Esta clase de cuerpos denominados jupiteres calientes influyen en gran medida en sus estrellas y transitan con frecuencia lo que facilitaba su deteccion y parecia apuntar una clara supremacia cuantitativa de este tipo de planetas frente al resto por sesgo 12 Con el tiempo la mejora en las herramientas de investigacion invirtio la tendencia siendo evidente el predominio de cuerpos teluricos de masas similares a la terrestre por encima de aquellos de mayor tamano 13 14 Representacion Artistica de un hipotetico exoplaneta habitable con tres satelites naturales Para clasificar los exoplanetas en funcion de su grado de parentesco con la Tierra la NASA y el Instituto SETI han desarrollado un indicador el Indice de Similitud con la Tierra IST que estima la semejanza en funcion de la masa radio y temperatura de equilibrio estimada del cuerpo planetario 15 Desde el anuncio oficial de su descubrimiento el 6 de junio de 2015 los dos objetos con mayor IST del catalogo de exoplanetas confirmados son Kepler 438b 88 y Kepler 296e 85 16 La posibilidad de encontrar analogos a la Tierra tiene especial interes para la humanidad porque puede inferirse que a mayor semejanza entre un exoplaneta y la Tierra mayor es la probabilidad de que sostenga vida extraterrestre e incluso una eventual civilizacion alienigena 17 Por esta razon ha sido un tema tratado frecuentemente en el ambito de la ciencia el cine la literatura y la filosofia 18 19 En ultima instancia el descubrimiento y colonizacion de este tipo de planetas garantizaria la supervivencia de la humanidad ante catastrofes planetarias como la propia muerte del Sol 20 Indice 1 Criterios 1 1 Tamano 1 2 Temperatura 1 3 Estrella 1 4 Composicion atmosferica 1 5 Otros factores 2 Investigacion 3 Descubrimientos 3 1 Confirmados 3 1 1 Descripcion de los campos 3 1 2 Lista 3 2 Teorias 4 Planetas superhabitables 5 Terraformacion 6 Un nuevo hogar 7 Vease tambien 8 Notas 9 Referencias 9 1 Bibliografia 10 Enlaces externosCriterios Editar Impresion artistica de Kepler 22b un posible analogo a la Tierra A pesar de la extensa variedad de criterios que podrian ser considerados para estimar el grado de similitud con la Tierra de un objeto planetario los medios actuales solo permiten la observacion de un numero limitado por el obstaculo que representan las distancias cosmicas 21 La informacion disponible mas alla de la estricta confirmacion de la existencia del planeta objetivo se limita al tamano masa y distancia orbital respecto a su estrella asi como las caracteristicas basicas de la misma que incluyen la metalicidad 22 De este ultimo punto se deduce una temperatura de equilibrio para el objeto a la que se anade los efectos de una atmosfera y albedo similares a los de la Tierra para inferir su temperatura media superficial n 2 23 Ademas la velocidad de escape radio densidad y temperatura de equilibrio permiten calcular el Indice de Similitud con la Tierra o IST del exoplaneta para estimar su grado de parentesco 24 25 Dado que el IST indica la semejanza de un cuerpo planetario con la Tierra cualquier planeta que registre un valor elevado en este baremo es por definicion un analogo a la Tierra 24 Sin embargo un alto IST no supone necesariamente la habitabilidad de un exoplaneta Venus es con diferencia el cuerpo planetario mas hostil para la vida de todo el sistema solar interior con una temperatura media de 467 y una presion atmosferica superficial de 93 atm 26 Como resultado su indice de similitud es del 37 a pesar de que su radio medio densidad aparente y velocidad de escape son muy similares a los de la Tierra n 3 24 Si la temperatura real de Venus fuese estimada en funcion de la distancia respecto al Sol como ocurre con los exoplanetas descubiertos su indice de similitud seria mucho mayor 17 Asi pues un exoplaneta con un IST proximo al 100 puede presentar un efecto invernadero desbocado parecido al venusiano carecer de atmosfera o estar anclado por marea a una enana roja fulgurante que inunde ciclicamente su superficie con altisimos niveles de radiacion ultravioleta 27 Incluso sin pertenecer a un sistema estelar de este tipo es posible que el planeta carezca de una magnetosfera que lo proteja frente a los vientos estelares lo que impediria la formacion de una capa de ozono 24 Por tanto los rasgos que determinan si un planeta es un analogo a la Tierra van mas alla de los considerados en el calculo del IST incluyendo tambien la composicion atmosferica el tipo de estrella a la que pertenece y cualquier otro que influya significativamente en las condiciones del planeta 28 Tamano Editar Impresion artistica de un exoplaneta ubicado en la zona de habitabilidad de una estrella tipo F A causa del tipo de luz estelar la vegetacion adoptaria tonos verdes azulados La gravedad de un planeta es directamente proporcional a su masa 29 Un exoplaneta poco masivo no tendra la suficiente atraccion gravitatoria como para retener su atmosfera primigenia y en caso de disponer de agua liquida en su superficie perdera lentamente todo su hidrogeno convirtiendose en un planeta desierto como Marte 30 En el caso opuesto un planeta terrestre demasiado masivo n 4 puede tener una atmosfera excesivamente densa similar a la de Venus que bloquee la luz estelar e impida su paso a la superficie o que provoque un efecto invernadero descontrolado 31 Por esta razon los expertos centran su busqueda de analogos a la Tierra en aquellos exoplanetas con masas comprendidas entre 0 8 1 9 M y radios de entre 0 5 2 0 R 32 No obstante el margen real puede ser incluso mas restrictivo Los estudios del equipo de Courtney Dressing del Centro de Astrofisica Harvard Smithsonian CfA indican que existe un limite fijado en 1 6 radios terrestres R por debajo del cual practicamente todos los planetas presentan una composicion de roca hierro similar a la de Venus y la Tierra 33 Estas investigaciones demuestran que la densidad media de los cuerpos planetarios decrece a medida que aumenta su radio a partir de dicho limite lo que supone un incremento sustancial en las concentraciones de agua u otros compuestos volatiles n 5 34 No obstante del estudio se desprende que en general los objetos con una masa por debajo de las 6 masas terrestres M tienen altas probabilidades de registrar una composicion parecida a la de la Tierra 33 35 Durante la conferencia que anuncio el descubrimiento de Kepler 62e y Kepler 62f el investigador Bill Borucki del Centro de Investigacion Ames de la NASA y el profesor Dimitar Sasselov de la Universidad de Harvard publicaron las predicciones de los modelos informaticos aplicados a estos planetas que indicaban que posiblemente fuesen mundos oceanicos n 6 Las investigaciones parecen indicar que los planetas oceano representan un estado de transicion entre los cuerpos teluricos con tierras emergidas como nuestro planeta y los de tipo minineptuno habitual en sistemas en los que otros objetos con orbitas inferiores hayan reunido la mayor parte de los elementos pesados disponibles en el disco protoplanetario durante el proceso de formacion 36 Esto puede ser especialmente significativo en planetas situados en la zona de habitabilidad de enanas rojas ya que pueden llegar a acumular 25 veces mas agua que la Tierra 37 Sin embargo no hay razones que comprometan el potencial de los planetas oceano para albergar vida 38 El tamano de un exoplaneta tambien influye en su campo magnetico y en su tectonica de placas Las supertierras y las megatierras pueden presentar condiciones internas muy distintas a las de la Tierra y no hay una opinion consensuada sobre la probabilidad de que cuenten con procesos geologicos de este tipo 39 40 Algunos modelos apuntan a que la tectonica de placas es un proceso poco activo en las supertierras 41 mientras que otros implican que se trata de un fenomeno comun incluso si el planeta carece de agua 42 Temperatura Editar Posible aspecto de un planeta oceano situado en la zona de habitabilidad de una enana roja Vease tambien Clasificacion termica de habitabilidad planetaria Hay varios factores que pueden determinar la temperatura de un planeta 43 Ademas de la distancia respecto a su estrella y la luminosidad de esta tambien influyen su albedo densidad y composicion atmosferica especialmente el porcentaje de gases de efecto invernadero asi como un posible acoplamiento de marea 44 45 Tal y como se sospecha que ocurrio en la Tierra durante el Periodo Criogenico es probable que una temperatura media ligeramente inferior a la terrestre conlleve una mayor extension de los casquetes polares y en consecuencia del albedo del planeta En ultima instancia la cantidad adicional de luz reflejada al espacio dara lugar a un descenso de las temperaturas y a un aumento en la extension de las capas de hielo iniciando asi un proceso retroalimentativo que culminara en una glaciacion global permanente 46 Del mismo modo una composicion atmosferica con mayor presencia de gases de efecto invernadero que la Tierra n 7 puede desencadenar una acumulacion descontrolada similar a la de Venus 47 48 A diferencia de un ciclo de glaciacion global al que la propia actividad volcanica del planeta puede poner fin es muy dificil que las condiciones del propio exoplaneta o de su sistema cambien lo suficiente como para escapar a una situacion de efecto invernadero desbocado 49 Con frecuencia aquellos cuerpos mas masivos que la Tierra que orbitan en el limite interno de la zona habitable de su estrella son catalogados como supervenus y no como supertierras 50 El anclaje por marea es otro de los factores que pueden influir sustancialmente en la temperatura de un planeta 45 Ocurre tipicamente en estrellas de tipo M y K tardio en los que a causa de su menor luminosidad la zona de habitabilidad se encuentra muy proxima al astro Como resultado cualquier exoplaneta que orbite a una estrella de este tipo en su zona habitable estara mas expuesto a la gravedad estelar y podria presentar acoplamiento de marea es decir tener un hemisferio constantemente expuesto a su luz y otro en perpetua oscuridad 51 Ademas de la mayor exposicion a la actividad estelar por motivo de la proximidad 52 el acoplamiento puede cambiar la dinamica interna del exoplaneta y acabar con su magnetosfera exponiendolo a los vientos estelares 53 Es de esperar que estos cuerpos registren grandes diferencias de temperatura entre el hemisferio diurno y el nocturno que pueden desencadenar la congelacion de toda su agua y atmosfera en la cara nocturna si el planeta no cuenta con una atmosfera lo suficientemente densa como para repartir eficazmente el calor 27 No obstante si no se cumple ninguno de estos supuestos deberian de darse temperaturas moderadas en la zona del crepusculo del planeta que permitiesen su habitabilidad 54 55 Es probable que se registren temperaturas mas estables en planetas que orbiten a analogos solares en su zona habitable ya que se encuentran lo suficientemente alejados de sus estrellas como para presentar anclaje por marea 45 Ademas el tamano de la zona de habitabilidad es directamente proporcional a la luminosidad de la estrella siendo mas amplia cuanto mayor sea la misma 56 En noviembre de 2013 los datos de la mision Kepler permitieron a los astronomos estimar el numero de exoplanetas de masa terrestre que orbitan a una estrella analoga al Sol en su zona de habitabilidad en 11 000 millones solo en nuestra galaxia 57 La propia vida es en si misma un factor de habitabilidad moderando y estabilizando la temperatura del planeta mediante mecanismos como la actividad fotosintetica que permitio la aparicion de los organismos aerobios en la Tierra 58 Existe un amplio consenso entre la comunidad cientifica a favor de la evolucion de las especies como ley universal por lo que cabe esperar que tal y como sucedio en la Tierra los organismos simples puedan modificar las condiciones de habitabilidad planetaria especialmente la temperatura y la composicion atmosferica permitiendo la aparicion de otras formas de vida 59 Estrella Editar Veanse tambien Habitabilidad en sistemas de enanas rojasy Habitabilidad en sistemas de enanas naranjas Clasificacion de Morgan Keenan Las caracteristicas de una estrella determinan las condiciones presentes en un sistema planetario 60 61 Las mas masivas y luminosas tipo O y similares producen un efecto fotoevaporacion que impide la formacion de planetas 62 por lo que es practicamente imposible encontrar analogos a la Tierra orbitando a cuerpos estelares de este tipo n 8 63 Ademas la vida de un cuerpo estelar es inversamente proporcional a su masa y es posible que incluso en estrellas tipo A y F la vida no disponga de tiempo suficiente para evolucionar 64 65 En el otro extremo las mas pequenas enanas rojas y naranjas tipo K tardio cuentan con una zona habitable muy pequena y proxima a ellas 56 66 Esta cercania puede suponer que cualquier exoplaneta situado a una distancia adecuada para que exista agua liquida sobre su superficie se encuentre anclado por marea ofreciendo siempre una misma cara a su estrella n 9 45 A su vez la dinamica de las enanas rojas es muy distinta a la solar presentando bruscos descensos e incrementos de luminosidad que afectarian en gran medida a cualquier forma de vida presente en el sistema 67 Los efectos pueden ser aun mas perjudiciales si se trata de estrellas fulgurantes un estado que parece ser comun en los primeros miles de millones de anos de los astros de este tipo 53 56 La posible existencia de vida en planetas que orbiten a estrellas de esta clase es objeto de debate y de gran interes para la astrobiologia ya que son las mas comunes n 10 y longevas y su estabilidad aumenta a medida que envejecen 70 Las enanas naranjas de tipo K podrian ser ideales para el desarrollo de la vida por presentar las mismas ventajas que las de tipo M y K tardio sin sus inconvenientes 61 Otro de los factores a considerar es la metalicidad de la estrella 71 Aquellas con valores muy bajos seran pobres en elementos pesados n 11 al igual que su sistema afectando notoriamente a la composicion de los planetas que puedan formarse a su alrededor 72 Segun autores como G Gonzalez P Ward y D E Brownlee la metalicidad estelar varia en funcion de la region de la galaxia dando lugar a lo que denominaron zona galactica habitable n 12 En la Via Lactea esta region formaria un anillo entre 4 y 10 kpc del centro galactico Mas cerca del nucleo de la galaxia la exposicion a supernovas y otros eventos cosmicos altamente energeticos impedirian la presencia de formas de vida complejas y mas lejos la metalicidad seria demasiado debil como para permitir la formacion planetaria 73 Como resultado se espera que los analogos a la Tierra pertenezcan a analogos solares es decir con una masa tamano y metalicidad similares a los del Sol o a estrellas tipo K 61 Composicion atmosferica Editar Ilustracion artistica de un exoplaneta con senales de agua en su atmosfera Los principales componentes de la atmosfera de la Tierra son muy comunes en el universo 74 Es probable que todos los planetas cuenten o hayan contado en algun momento de su historia con una atmosfera mas o menos densa compuesta parcial o totalmente de hidrogeno oxigeno nitrogeno y o compuestos quimicos derivados de ellos como el dioxido de carbono metano vapor de agua etc 74 La atmosfera terrestre se compone principalmente de nitrogeno 78 y oxigeno 21 como consecuencia de la actividad fotosintetica 75 La composicion atmosferica de la Tierra ha variado sustancialmente con el paso del tiempo como tras la Gran Oxidacion alterando significativamente las condiciones superficiales del planeta 76 Es posible que tal y como se sospecha que ocurrio en la Tierra surjan microorganismos en oceanos extraterrestres que den lugar a otros capaces de realizar la fotosintesis en un proceso de convergencia evolutiva 77 Con el paso del tiempo podrian modificar la composicion de la atmosfera y adecuarla a organismos complejos 78 Se suele considerar al oxigeno molecular O2 y a su subproducto fotoquimico el ozono O3 como las biofirmas atmosfericas mas solidas es decir como los mejores indicadores del origen organico del oxigeno presente en el ambiente 74 Sin embargo la fotolisis del agua por la radiacion ultravioleta seguida del escape hidrodinamico del hidrogeno puede desencadenar una acumulacion de oxigeno en la atmosfera de planetas cercanos a su estrella sometidos a un efecto invernadero descontrolado 74 Se creia que en aquellos cuerpos situados en la zona de habitabilidad la fotolisis del agua estaria fuertemente limitada por trampas de frio n 13 de vapor de agua en la atmosfera baja 79 Sin embargo la extension de la trampa de frio depende en gran medida de la cantidad de gases no condensables como el nitrogeno y el argon presentes en la atmosfera 74 En ausencia de estos gases la probabilidad de una acumulacion de oxigeno depende tambien de la historia de acrecion del planeta quimica interna dinamica atmosferica y rasgos de su orbita 74 Por lo tanto el oxigeno en si mismo no representa una biofirma robusta 80 El ratio de nitrogeno y argon a oxigeno podria detectarse estudiando las variaciones de la radiacion infrarroja con la fase orbital 81 o por espectroscopia de transmision en conjuncion con el analisis de la dispersion de Rayleigh durante un transito astronomico en un cielo despejado y una atmosfera libre de aerosoles 82 83 Los medios actuales carecen de la precision necesaria para realizar estos estudios espectroscopicos en exoplanetas de masa terrestre que orbiten a sus estrellas en la zona habitable 84 La puesta en marcha de algunos telescopios terrestres y orbitales proyectados para un futuro cercano permitira resolver algunas de las incognitas planteadas estudiando la composicion atmosferica de los potenciales analogos terrestres y confirmando o descartando la presencia de vida 85 82 Otros factores Editar Imagen artistica de la magnetosfera terrestre y su interaccion con el viento solar Mas alla de los rasgos basicos que se presuponen a un analogo a la Tierra existen otros multiples factores a considerar que podrian alterar significativamente las condiciones de habitabilidad de un exoplaneta como la presencia de un campo magnetico que lo proteja frente a los vientos estelares 86 La magnetosfera de la Tierra nace de la separacion del nucleo de la Tierra en diferentes capas 87 El nucleo externo se compone principalmente de hierro fundido de alta conductividad que genera el magnetismo mediante la ley de Ampere 88 Exoplanetas con masa densidad composicion y rotacion similares a los de la Tierra deberian presentar un campo magnetico equivalente 89 Sin embargo la mayor masa de las supertierras puede producir altas presiones con grandes viscosidades y altas temperaturas de fusion que impidan la separacion del interior en diferentes capas resultando en mantos indefinidos sin un nucleo determinado 88 En tales casos el oxido de magnesio que es rocoso en la Tierra puede encontrarse en estado liquido en el interior de las supertierras generando un campo magnetico 88 En planetas anclados por marea a sus estrellas la ausencia de rotacion puede impedir la formacion de una magnetosfera y la consiguiente exposicion a los vientos estelares podria expulsar todo su hidrogeno al espacio y convertirlos en planetas desierto 53 Las catastrofes acaecidas a lo largo de la historia del exoplaneta pueden modificar sus condiciones de habitabilidad Incluso cumpliendo con el resto de criterios clave una colision con un protoplaneta durante la formacion del sistema puede alterar significativamente la inclinacion del eje y la velocidad de rotacion del plantea como se sospecha que ocurrio en Venus y Urano 90 y ocasionar la perdida de la magnetosfera 91 De igual modo la orbita del sistema alrededor de la galaxia puede aproximarlo a estrellas masivas que se encuentren al final de la secuencia principal y a punto de estallar en forma de supernova despojando al planeta de su hipotetica ozonosfera e incluso en casos extremos de la mayor parte de su atmosfera 92 Hay un sinfin de eventualidades que pueden acabar con la aptitud para la vida del planeta aunque su masa y temperatura de equilibrio sugieran lo contrario Nuevamente el analisis de su atmosfera despejaria las dudas al respecto 85 Investigacion Editar Telescopio Gigante de Magallanes GMT Los primeros exoplanetas detectados con posibilidades de albergar vida eran principalmente supertierras como Gliese 581 d Gliese 581 g n 14 y Gliese 667 Cc 94 En todos los casos pertenecian a enanas rojas y tenian orbitas muy reducidas lo que permitia detectar con facilidad las oscilaciones de su estrella 95 Con independencia de los problemas para la vida derivados de su masa elevada estos planetas se encuentran casi con total seguridad anclados por marea a sus estrellas 52 Su habitabilidad potencial aun es objeto de estudio 96 El perfeccionamiento en los metodos de deteccion de exoplanetas en los ultimos anos gracias a herramientas como el telescopio espacial Kepler ha supuesto una revolucion en el ambito de la astronomia 97 En menos de una decada los hallazgos han pasado de centrarse en jupiteres calientes a supertierras y en ultima instancia a objetos de masa terrestre 98 Tales avances han despertado un interes inusitado en la busqueda del primer gemelo de la Tierra y las principales agencias aeroespaciales del mundo se han volcado en proyectar misiones cada vez mas ambiciosas capaces de hallar un analogo terrestre 99 La crisis economica global de 2008 y los consecuentes recortes gubernamentales han puesto freno a algunos de estos proyectos obligando a posponerlos indefinidamente o a reemplazarlos por alternativas mas economicas 100 101 Entre los proyectos cancelados o pospuestos indefinidamente destacan el Proyecto Espacial Darwin de la ESA y el Terrestrial Planet Finder de la NASA 102 103 104 Estos telescopios espaciales habrian tenido la capacidad de detectar exoplanetas de masa similar a la Tierra y de estudiar sus atmosferas pudiendo encontrar biofirmas que corroborasen la presencia de vida 105 Los principales proyectos en curso de observatorios terrestres y orbitales capaces de aportar nueva informacion sobre planetas similares a la Tierra son 106 107 108 Futuros observatorios terrestres y orbitales Tipo Nombre Primeras observaciones NotasTerrestres GMT 2021 Con siete espejos principales de 8 4 m se centrara en la localizacion y caracterizacion de nuevos exoplanetas 109 TMT 2022 Sus espejos segmentados sumaran 30 m de diametro y aportaran una capacidad de deteccion exoplanetaria sin precedentes entre los telescopios terrestres 110 E ELT 2024 Con 39 m de diametro permitira la caracterizacion precisa de exoplanetas de masa similar a la terrestre 111 Orbitales TESS 2018 Cubrira un area del cielo al menos 400 veces superior a cualquier mision previa Se centrara en detectar planetas de un tamano similar a la Tierra 112 113 CHEOPS 2018 Como el Kepler descubrira nuevos exoplanetas mediante la deteccion de sus transitos pero enfocando a cada estrella individualmente De este modo podra identificar la masa y radio de los exoplanetas de forma precisa y aportar informacion sobre la relacion entre la densidad de los planetas y su tamano 108 113 JWST 2019 Identificara y caracterizara exoplanetas con mas precision que el Kepler 114 Permitira estudiar las atmosferas de supertierras cercanas en busca de componentes que indiquen la presencia de vida 107 113 PLATO 2022 2024 Como el Kepler el Cheops y el TESS empleara el metodo de transito en la deteccion exoplanetaria El objetivo de la mision es encontrar y caracterizar un gran numero de sistemas planetarios cercanos 108 WFIRST AFTA 2024 Contara con un espejo del mismo diametro que el del Hubble pero con un campo de vision 200 veces mayor 115 ATLAST 2025 Con un diametro de casi 17 metros podra estudiar al detalle exoplanetas de masa terrestre que pertenezcan a la zona habitable de sus estrellas incluyendo un analisis preciso de sus atmosferas 116 HDST 2030 2040 Identificara varias decenas de exoplanetas similares a la Tierra y estudiara sus atmosferas ofreciendo una precision entre 100 y 1000 veces superior a la del Hubble 117 Descubrimientos EditarNumero de exoplanetas confirmados por ano El lanzamiento del telescopio Kepler tuvo lugar en 2009 Datos del PHL 118 La puesta en funcionamiento del telescopio Kepler ha incrementado exponencialmente el ritmo de descubrimientos exoplanetarios 119 La actualizacion de la base de datos de la NASA del 10 de mayo de 2016 eleva la cifra de exoplanetas confirmados a 3264 y a 4696 el numero de candidatos en espera de confirmacion 120 Las observaciones del Kepler han permitido descartar el sesgo producido por los metodos de deteccion anteriores indicando un claro predominio de los planetas terrestres sobre los gigantes gaseosos 121 Estos descubrimientos han influido en gran medida en la astrobiologia en los modelos de habitabilidad planetaria y en la busqueda de vida extraterrestre 122 La NASA y el Instituto SETI han propuesto la clasificacion de los analogos terrestres en funcion de un baremo el Indice de Similitud con la Tierra IST que parte de la masa radio y temperatura de un planeta para estimar su grado de parentesco con la Tierra 123 15 Asi un IST elevado indica un alto grado de semejanza con nuestro planeta y posiblemente unas condiciones adecuadas para la vida tal y la como la conocemos 124 Kepler 438b 88 y Kepler 296e 85 ocupan los primeros puestos de la lista de exoplanetas confirmados en funcion de su IST 125 126 aunque hay candidatos a la espera de confirmacion oficial con una puntuacion incluso mayor KOI 4878 01 98 127 KOI 3456 02 93 128 y KOI 5737 01 90 129 KOI 4878 01 podria ser el primer autentico gemelo de la Tierra 130 n 15 El 23 de julio de 2015 la NASA confirmo el descubrimiento de Kepler 452b el primer exoplaneta hallado con un IST superior al 80 que pertenece a una estrella similar al Sol 131 Dado que el tipo estelar no se considera en el calculo del IST y que su radio de 1 63 R supera con creces el tamano de la Tierra ocupa el quinto puesto entre los planetas con mayor indice de similitud junto a Kepler 62e 118 Sin embargo los expertos de la NASA y sus propios descubridores consideran a Kepler 452b como lo mas cercano a un analogo a la Tierra descubierto por el momento en funcion de su tamano orbita y estrella aunque no descartan la posibilidad de que se trate de un planeta oceano o de un mundo gaseoso 132 El telescopio Kepler autor del descubrimiento debe su exito en el hallazgo de nuevos planetas a su precision y al enfoque en los transitos planetarios como principal metodo de deteccion 133 El empleo de este metodo hace que los analogos terrestres que transitan con mayor frecuencia es decir los que pertenecen a enanas rojas y naranjas mas pequenas que el Sol y con zonas de habitabilidad mas proximas a ellas sean mas faciles de confirmar 134 135 Por el contrario los que pertenecen a estrellas similares al Sol suelen ser mas dificiles de detectar y la probabilidad de que las senales percibidas sean erroneas es relativamente alta Kepler 452b es una de las pocas excepciones en las que un exoplaneta perteneciente a una estrella de este tipo no acaba siendo catalogado como un falso positivo como ocurrio con KOI 5123 01 y KOI 5927 01 136 137 Por tanto es posible que la existencia de KOI 4878 01 termine siendo descartada 127 Confirmados Editar Vease tambien Anexo Exoplanetas confirmados potencialmente habitables La clasificacion de los diez exoplanetas confirmados con mayor IST y sus caracteristicas estimadas en comparacion con la Tierra son las siguientes 138 118 n 16 n 17 Descripcion de los campos Editar Los principales criterios evaluados son 118 n 18 Posible aspecto de un analogo a la Tierra IST Indice de Similitud con la Tierra Compara la similitud con la Tierra en una escala de 0 a 1 donde el 1 representa unos valores identicos a la Tierra en los criterios evaluados El IST depende del radio la densidad la velocidad de escape y la temperatura de equilibrio del planeta 24 SPH Standard Primary Habitability Indica la aptitud de un planeta para la presencia de vida vegetal Varia de 0 a 1 donde 0 corresponde a unas condiciones totalmente inhospitas y 1 un ambiente perfecto para la produccion primaria Depende de la temperatura superficial y de la humedad relativa normalmente calculada a partir de la densidad atmosferica estimada 139 HZD Habitable Zone Distance Mide la distancia respecto al centro de la zona habitable en terminos relativos Varia de 1 confin interno de la zona a 1 confin externo donde 0 corresponde al centro de la zona Este valor depende de la luminosidad estelar de la temperatura superficial de la estrella y del semieje mayor de la orbita planetaria 140 HZC Habitable Zone Composition Muestra la composicion principal del planeta en funcion de la masa y o radio de este Valores cercanos a 0 representan probablemente una combinacion de hierro roca y agua similar a la terrestre valores inferiores a 1 a objetos astronomicos compuestos principalmente de hierro y valores superiores a 1 a planetas gaseosos 141 HZA Habitable Zone Atmosphere Es una estimacion de la densidad atmosferica Depende principalmente de la masa y radio del planeta Los objetos astronomicos con HZA cercano a 1 probablemente tendran atmosferas muy tenues o inexistentes mientras que aquellos con valores mayores que 1 posiblemente sean gigantes gaseosos Valores entre 1 y 1 indican una densidad atmosferica mas tolerable para la vida aunque el 0 no representa necesariamente el optimo 142 CTHP Clasificacion Termica de Habitabilidad Planetaria Asigna el lugar que ocupa el planeta en la clasificacion termica de habitabilidad planetaria 143 Hipopsicroplaneta hP Muy frio por debajo de los 50 Psicroplaneta P Frio entre 50 y 0 Mesoplaneta M Con temperaturas intermedias entre 0 y 50 Termoplaneta T Calido entre 50 y 100 Hipertermoplaneta hT Muy calido por encima de 100 TipoE Tipo de Estrella Clasifica los objetos segun el tipo de estrella a la que orbitan Lista Editar Nombre IST SPH HZD HZC HZA Temp Masa M Radio R CTHP TipoE Periodo orbital Distancia Ano desc N d Tierra 1 00 0 72 0 50 0 31 0 52 14 1 M 1 R mesoplaneta G 365 26 dias 0 prehistorico1 Kepler 438b 0 88 0 50 0 94 0 17 0 49 37 45 1 27 M 1 12 R mesoplaneta K 35 23 dias 472 9 al 20152 Kepler 296e 0 85 0 75 0 87 0 16 0 04 33 45 3 32 M 1 48 R mesoplaneta M 34 14 dias 1692 8 al 20153 Gliese 667 Cc 0 84 0 64 0 62 0 15 0 21 13 25 3 80 M 1 54 R mesoplaneta M 28 14 dias 23 6 al 20114 Kepler 442b 0 84 0 04 0 34 0 16 0 06 2 65 2 34 M 1 34 R psicroplaneta K 112 31 dias 1115 5 al 20155 Kepler 62e 0 83 0 96 0 70 0 15 0 28 28 45 4 54 M 1 61 R mesoplaneta K 122 39 dias 1200 3 al 20136 Kepler 452b 0 83 0 93 0 61 0 15 0 30 29 35 4 72 M 1 63 R mesoplaneta G 384 84 dias 1402 5 al 20157 Gliese 832 c 0 81 0 96 0 72 0 15 0 43 21 55 5 40 M 1 69 R mesoplaneta M 35 68 dias 16 1 al 20148 K2 3 d 0 80 0 00 1 00 0 15 0 06 48 95 3 66 M 1 52 R mesoplaneta M 44 56 dias 146 8 al 20159 Kepler 283c 0 79 0 85 0 58 0 14 0 69 17 95 7 04 M 1 81 R mesoplaneta K 92 74 dias 1741 7 al 201410 Tau Ceti e 0 78 0 00 0 92 0 15 0 16 49 75 4 29 M 1 59 R mesoplaneta G 168 12 dias 11 9 al 2012Teorias Editar La zona galactica habitable forma un anillo entre 4 y 10 kpc del centro de la galaxia Durante anos los expertos han debatido la frecuencia con la que aparecen los analogos terrestres surgiendo dos vertientes claramente diferenciadas la hipotesis de la Tierra especial 60 y el principio de mediocridad copernicano 144 Los partidarios de la primera argumentan que la presencia de vida compleja en un cuerpo planetario es fruto de grandes coincidencias estadisticas y que para que pueda darse se necesita un Jupiter que capture la mayor parte de los cometas y asteroides que se dirijan a los planetas interiores del sistema un satelite de considerables proporciones la ubicacion en la zona de habitabilidad galactica y una tectonica de placas con independencia de los otros elementos mencionados anteriormente 60 Esta teoria ha sufrido importantes criticas que la consideran excesivamente restrictiva e influida por hipotesis creacionistas 145 En los ultimos anos numerosos expertos han demostrado mediante calculos y simulaciones como parte de los principios clave de la hipotesis de la Tierra especial podrian ser erroneos 146 147 148 n 19 n 20 Por el contrario los seguidores del principio de mediocridad en exoplanetologia afirman que la vida compleja es comun en el universo 149 150 Entre sus mas famosos defensores destaca el astronomo Frank Drake que en 1961 desarrollo una ecuacion capaz de estimar el numero de planetas habitados por seres inteligentes en la galaxia 151 Segun sus propios calculos podrian existir entre mil y cien millones de civilizaciones tan solo en la Via Lactea 152 Posteriormente sus estimaciones se consideraron erroneas propias de una epoca en la que los valores de gran parte de las incognitas de la ecuacion eran totalmente desconocidos n 21 153 No obstante el principio de mediocridad si ha demostrado ser la pauta habitual en cosmologia fruto del alto numero de estrellas en la galaxia y de galaxias en el universo 154 Partiendo de los datos de la mision Kepler los astronomos estimaron en noviembre de 2013 que existen 40 000 millones de analogos terrestres tan solo en la Via Lactea de ellos 11 000 millones orbitan a estrellas similares al Sol 57 Estas cifras supondrian estadisticamente que el exoplaneta habitable mas cercano podria estar a tan solo 12 anos luz de distancia 155 156 157 Estos datos no aclaran cual de las dos posturas se aproxima mas a la realidad pero demuestran que los planetas que reunen las condiciones basicas de habitabilidad de la Tierra son comunes en la galaxia 158 La postura de la mayor parte de los astronomos se situa entre ambos extremos 159 151 160 Se cree que el numero real de civilizaciones presentes en la Via Lactea es muy inferior a los millones estimados por Frank Drake y que posiblemente esten muy distantes entre si como para permitir la comunicacion entre ellas pero consideran que la vida microbiana e incluso compleja debe de ser comun 149 161 En el futuro las nuevas herramientas de investigacion exoplanetaria podran arrojar cifras mas ajustadas a la realidad 162 163 Planetas superhabitables EditarArticulo principal Planeta superhabitable Los hallazgos de los ultimos anos a traves de las observaciones del telescopio Kepler han sorprendido a los expertos 164 Los extremos exoplanetarios parecen situarse muy por encima de los records del sistema solar en todos los ambitos y los investigadores desarrollan constantemente nuevos modelos para predecir la clase de planetas que podrian descubrirse en el futuro por ejemplo planetas oceano de carbono etc 165 En enero de 2014 los astrofisicos Rene Heller y John Armstrong publicaron los resultados de una extensa investigacion en Astrobiology donde predecian la posible existencia de planetas superhabitables objetos de masa planetaria similares a la Tierra que serian incluso mas aptos para la vida que los analogos terrestres 61 166 Impresion artistica de un exoplaneta con unas condiciones similares a las que podria presentar Kepler 442b El Laboratorio de Habitabilidad Planetaria en ingles PHL de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo ha creado una serie de ratios adicionales al IST que estiman las condiciones que pueden presentarse en un exoplaneta a partir de la informacion disponible asignando a su vez el valor correspondiente para la Tierra 130 El maximo IST alcanzable se corresponde con el valor 1 de nuestro planeta y cualquier cuerpo planetario con una calificacion similar seria considerado como un gemelo de la Tierra a expensas de nuevas observaciones 167 Sin embargo la propia Tierra no alcanza el optimo en el resto de baremos Por ejemplo solo obtiene un valor de 0 72 para la habitabilidad primaria comun definida como la capacidad para sustentar la vida vegetal por su atmosfera relativamente escasa 139 Tampoco alcanza la mejor puntuacion en distancia respecto al centro de la zona habitable 0 5 ya que se encuentra desplazada hacia el confin interno de esta region 130 168 Entre los exoplanetas cuya existencia ha podido ser confirmada hay varios que superan a la Tierra en algunos de estos apartados 130 Por ejemplo Kepler 442b se situa mas proximo al centro de la zona habitable de su estrella que la Tierra y se estima que la densidad atmosferica correspondiente a un cuerpo de sus caracteristicas seria mas adecuada para la vida 130 No obstante su temperatura media lo convierte en un psicroplaneta posiblemente demasiado frio como para superar las condiciones de habitabilidad de la Tierra a no ser que su composicion atmosferica haga que sea mas calido de lo previsto 169 Otros factores en los que la habitabilidad de la Tierra puede verse superada son el tipo estelar el campo magnetico la profundidad media de sus oceanos y la tectonica de placas 166 Las estrellas tipo K tambien conocidas como enanas naranjas son menos luminosas que las de tipo G como el Sol pero su ciclo vital es notoriamente superior 170 Ademas tienen la suficiente masa como para superar los problemas de cara a la habitabilidad que presentan las enanas rojas por lo que podrian ser mas adecuadas para sustentar vida que los analogos solares 166 En cuanto a la tectonica de placas los modelos de Heller y Armstrong predicen que los cuerpos con masas proximas a 2 M pueden desempenar mejor esta actividad geologica 171 Ademas al ser mas masivos es probable que tengan un campo magnetico mayor que les ofrezca una mejor proteccion frente al viento estelar y que su atmosfera sea mas densa que la terrestre sin alcanzar los extremos de Venus 61 Por ultimo la profundidad media de los oceanos de la Tierra no favorece la presencia de vida marina mas abundante y diversa en regiones poco profundas Planetas con unos oceanos de menor profundidad podrian ser mas aptos para la vida 61 A raiz de estas hipotesis Heller y Armstrong proponen el uso de un termino mundos superhabitables para definir a aquellos planetas que presentan unas condiciones para la vida mejores que las de la Tierra 166 Se estima que su apariencia y caracteristicas serian semejantes a las de un analogo a la Tierra pero su IST no alcanzaria valores extremadamente proximos a 1 como consecuencia de sus sutiles diferencias aunque si relativamente cercanos Por el momento no se ha descubierto ningun exoplaneta confirmado o candidato capaz de reunir todas las caracteristicas propias de un mundo superhabitable 61 Terraformacion Editar Representacion artistica de Marte terraformado Articulo principal Terraformacion La terraformacion de un planeta satelite u otro cuerpo celeste es un proceso hipotetico de modificacion deliberada de la atmosfera temperatura y topografia superficial para adaptarlo a las exigencias de la vida en la Tierra 172 La terraformacion permitiria a la humanidad colonizar a gran escala un planeta salvando las grandes distancias del espacio interestelar Expertos de todo el mundo han desarrollado tecnicas teoricas para acometer este proceso en los candidatos mas cercanos Marte y Venus 173 Con las modificaciones necesarias Venus podria llegar a convertirse en un analogo a la Tierra tras un proceso considerablemente mas largo y costoso que el marciano 174 Marte con una masa muy por debajo de la terrestre no podria alcanzar este estado y cualquier proceso de esa indole seria temporal Eventualmente perderia su atmosfera como consecuencia de su menor gravedad y magnetosfera 175 Es posible que en sistemas estelares cercanos existan planetas no aptos para la vida que requieran muy pocos cambios para ser habitables resultando en un proceso mas economico y asequible con grandes posibilidades para la humanidad En cualquier caso la tecnologia actual no permite realizar tales modificaciones en las condiciones de un planeta a la escala necesaria y posiblemente sea un proceso fuera del alcance del ser humano hasta dentro de varias decadas e incluso siglos 176 Un nuevo hogar EditarArticulo principal Viaje interestelar Veanse tambien Proyecto Oriony Proyecto Daedalus El siguiente paso logico tras detectar confirmar y analizar debidamente las condiciones de un analogo a la Tierra seria enviar sondas espaciales para estudiarlo en profundidad y obtener imagenes superficiales y posteriormente proyectar misiones tripuladas Incluso si el gemelo de la Tierra mas proximo se encontrase a pocas decenas de anos luz el viaje seria imposible de acometer con los medios disponibles en la actualidad La nave mas rapida enviada por el ser humano al espacio la Voyager 1 viaja a 1 18 000 de la velocidad de la luz 177 A esa velocidad tardaria 76 000 anos en llegar a Proxima Centauri la estrella mas cercana 4 23 anos luz 178 Con la tecnologia actual seria posible desarrollar en pocos anos una nave de propulsion nuclear de pulso que redujese el tiempo de recorrido a menos de un siglo pero para llegar a los exoplanetas habitables mas proximos se necesitarian cientos o incluso miles de anos 178 Concepcion artistica del Proyecto Orion de la NASA Un viaje de tal duracion tendria graves problemas para la tripulacion como la exposicion prolongada a la ingravidez 179 ademas de superar con creces el tiempo de vida de la tripulacion Seria necesario recurrir a naves generacionales 180 animacion suspendida 181 o a embriones congelados incubados en la propia nave 182 Tales medios requeririan importantes avances cientificos Otra alternativa seria desarrollar nuevos motores que redujesen sustancialmente el tiempo de viaje Los cohetes de fusion podrian alcanzar hasta un 10 de la velocidad de la luz frente al 3 ofrecido por la propulsion nuclear de pulso 183 Los ramjets interestelares y especialmente los cohetes de antimateria alcanzarian velocidades cercanas a las de la luz donde la dilatacion temporal reduciria considerablemente el tiempo de viaje para los tripulantes 184 Las naves de empuje por curvatura podrian alcanzar velocidades superluminicas deformando el espacio tiempo para acercar el punto de destino 185 Los cientificos estan trabajando actualmente con tecnologia de fusion nuclear en el proyecto ITER pero su uso cotidiano esta lejos de lograrse y mas aun su utilizacion en motores espaciales 186 El resto de alternativas pueden no ser viables hasta dentro de varios siglos o milenios si alguna vez llegan a serlo 187 188 189 El documental Evacuar la Tierra emitido por National Geographic en diciembre de 2012 propone el uso de una nave generacional gigante construida en el espacio e impulsada por propulsion nuclear de pulso 190 La nave rotaria sobre si misma creando una sensacion de gravedad que podria reducir el impacto de largos periodos de ingravidez 191 Es posible que la combinacion de varios de los elementos descritos anteriormente sea la solucion a este tipo de viajes 192 Las colonias humanas diseminadas por la Via Lactea se encontrarian practicamente incomunicadas con la Tierra ya que cualquier mensaje enviado o recibido tardaria anos decadas y hasta siglos en recorrer las enormes distancias espaciales Deberian ser totalmente autonomas y estar preparadas para asumir cualquier contingencia sin recibir ayuda externa 193 El fisico Stephen Hawking expreso la opinion de que las colonias en analogos a la Tierra garantizarian la supervivencia del ser humano mas alla del proximo milenio 194 Vease tambien Editar Portal Astronomia Contenido relacionado con Astronomia Exoplaneta Planeta hiceano Habitabilidad planetaria Planeta Ricitos de Oro Planeta superhabitable Clasificacion termica de habitabilidad planetaria Mesoplaneta temperatura Zona habitable Habitabilidad en sistemas de enanas rojas Habitabilidad en sistemas de enanas naranjas Habitabilidad en sistemas de enanas amarillas Anexo Exoplanetas confirmados potencialmente habitables Anexo Planetas extrasolares potencialmente habitables Anexo Posibles planetas extrasolares terrestres mas cercanos a la TierraNotas Editar Comunmente se conoce a los cuerpos que orbitan a su estrella en esta zona como planetas Ricitos de Oro Para ser un analogo terrestre un planeta Ricitos de Oro debe reunir el resto de caracteristicas de este tipo de planetas como tamano composicion atmosferica etc 5 Es decir la que corresponderia a la Tierra si orbitase a su estrella anfitriona a la misma distancia El IST otorga mas peso a la temperatura media que al resto de atributos Incluso si su densidad es similar o superior a la terrestre indicando que no se trata de un minineptuno Como el hidrogeno y el helio Kepler 62e cuenta con un radio de 1 61 R y Kepler 62f de 1 41 R ambos tienen masas muy por debajo del limite marcado por el equipo de Dressing para los gigantes gaseosos 36 Como el dioxido de carbono el metano y hasta el vapor de agua Sin embargo su mayor luminosidad hace que la zona de habitabilidad de estas estrellas sea mucho mas amplia que en las demas Especialmente en los sistemas con estrellas de tipo M Se estima que suponen un 70 del total en galaxias espirales y un 90 en galaxias elipticas posiblemente un 73 en la Via Lactea 68 69 Es decir todos salvo el hidrogeno y el helio La zona galactica habitable es uno de los factores que estos autores estudian en su obra Rare Earth Why Complex Life Is Uncommon in the Universe para justificar la escasez de vida inteligente en el universo 60 Capas atmosfericas considerablemente mas frias que las inferiores y superiores La existencia de GL 581 d y g no ha sido confirmada 93 El proximo transito de KOI 4878 01 tendra lugar el 10 de octubre de 2016 127 Algunos datos como la temperatura superficial y la distancia proceden de la conversion de los valores que figuran en el catalogo exoplanetario del PHL de la UPRA a estas unidades Los datos proceden de la actualizacion del catalogo exoplanetario de la NASA del 23 de julio de 2015 Dejando el cursor sobre los encabezados de cada columna describe el atributo Para una explicacion mas detallada consultar el anexo En 2008 en Horner amp Jones demostraron mediante simulaciones informaticas que el efecto gravitacional de Jupiter posiblemente ha causado mas impactos en la Tierra de los que ha prevenido 146 Hay fuertes evidencias que indican la existencia de placas tectonicas en Marte en el pasado a pesar de que no posee un satelite natural de considerables dimensiones que ejerza una importante fuerza de marea sobre el planeta 147 El mismo Frank Drake al igual que Carl Sagan se retractaron posteriormente de sus elevadas estimaciones iniciales Referencias Editar Johnson Michele Harrington J D 17 de abril de 2014 NASA s Kepler Discovers First Earth Size Planet In The Habitable Zone of Another Star en ingles 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