¿Cómo es el interior de los exoplanetas? Estudio reveló lo que esconden

La estructura de la Tierra —un núcleo de hierro rodeado de un manto de rocas y océanos en la superficie— siempre ha servido como modelo para estudiar los exoplanetas, pero ya no sirve porque los científicos han descubierto que fuera del Sistema Solar los planetas son mucho más complejos.

Entonces, ¿cómo es el interior de esos planetas? Hoy, un estudio liderado por la catedrática Carlonine Dorn, de la Escuela Politécnica Federal ETH de Zúrich, Suiza, realizado con cálculos basados en las leyes fundamentales de la física, presenta sus conclusiones en la revista Nature Astronomy.

La mayoría de los exoplanetas que se conocen están muy cerca de su estrella, lo que significa que son mundos calientes con océanos de magma fundido que aún no se han enfriado para formar un manto sólido de lecho rocoso de silicatos como el de la Tierra.

El agua se disuelve en estos océanos de magma, pero ¿cómo se distribuye entre los silicatos y el hierro?

Dorn lo explica así: “El núcleo de hierro tarda en desarrollarse. Una gran parte del hierro está contenida inicialmente en la sopa de magma caliente en forma de gotitas”. El agua secuestrada en esta sopa se combina con estas gotitas de hierro y se hunde con ellas hasta el núcleo.

“Éste es uno de los resultados clave de nuestro estudio” porque hasta ahora sólo se sabía que este comportamiento se producía a presiones moderadas —como en la Tierra— y se desconocía qué pasaba en los planetas más grandes con condiciones interiores de mayor presión.

“Cuanto más grande es el planeta y mayor es su masa, más tiende el agua a irse con las gotitas de hierro e integrarse en el núcleo”, donde debido a la presión, “el agua ya no adopta la forma de moléculas de H2O, sino que está presente en forma de hidrógeno y oxígeno”, detalla la investigadora.

Agua en el interior de la Tierra

Este estudio tuvo su origen en las investigaciones sobre el contenido de agua de la Tierra que hace cuatro años arrojaron un resultado sorprendente: Los océanos de la superficie terrestre sólo contienen una pequeña fracción del agua total de nuestro planeta, más del 80 por ciento del agua de la Tierra podría estar oculta en su interior.

Los nuevos hallazgos sobre la distribución del agua en los planetas tienen consecuencias importantes para la astronomía porque al calcular el peso y el tamaño de los exoplanetas se puede haber estado subestimando drásticamente el volumen de agua en su interior.

“Los planetas son mucho más ricos en agua de lo que se creía” afirma Dorn.

Conocer cómo se distribuye el agua es importante para entender cómo se forman y desarrollan los planetas.

El estudio sostiene que el agua que se ha hundido en el núcleo permanece atrapada allí para siempre mientras que el agua disuelta en el océano magmático del manto puede desgasificarse y subir a la superficie durante el enfriamiento del manto. “Así que si encontramos agua en la atmósfera de un planeta, probablemente haya mucha más en su interior”, explica.

Confirmar este aspecto es uno de los objetivos del telescopio espacial James Webb. Por en los datos del exoplaneta TOI-270d ya se han encontrado pruebas “de la existencia real de tales interacciones entre el océano de magma de su interior y la atmósfera”, subraya Dorn, quien planea examinar el planeta K2-18b en el que los científicos creen que hay muchas probabilidades de hallar vida.

Agua y vida

Aunque el agua es una de las condiciones previas para el desarrollo de la vida, durante mucho tiempo se ha especulado que las supertierras (planetas con una masa varias veces superior a la de la Tierra y una superficie cubierta por un océano profundo y global) no puedan albergar vida porque tienen una capa de hielo exótico a alta presión que impediría el intercambio de sustancias vitales en la interfaz entre el océano y el manto del planeta.

El nuevo estudio sostiene que es probable que los planetas con capas de agua profundas sean una rareza, ya que la mayor parte del agua de las supertierras no se encuentra en la superficie, como se suponía hasta ahora, sino atrapada en el núcleo.

Por tanto, es de suponer que incluso los planetas con un contenido de agua relativamente alto podrían tener el potencial de desarrollar condiciones de habitabilidad similares a las de la Tierra.