Cómo la habitabilidad de los exoplanetas está influenciada por sus rocas

La meteorización de las rocas de silicato juega un papel importante para mantener clemente el clima de la Tierra. Los científicos dirigidos por la Universidad de Berna y el Centro Nacional Suizo de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS, investigaron los principios generales de este proceso. Sus resultados podrían influir en la forma en que interpretamos las señales de mundos distantes, incluidas las que pueden insinuar vida.

La meteorización de las rocas de silicato es parte del ciclo del carbono que equilibra el clima templado de la Tierra durante largos períodos de tiempo.
Crédito de la Ilustración: Jenny Leibundgut.

Las condiciones de la Tierra son ideales para la vida. La mayoría de los lugares de nuestro planeta no son ni demasiado calientes ni demasiado fríos y ofrecen agua líquida. Sin embargo, estos y otros requisitos para la vida dependen delicadamente de la composición adecuada de la atmósfera. Demasiado poco o demasiado de ciertos gases, como el dióxido de carbono, alteran el clima de la Tierra. En el primer caso podría convertirse en una bola de hielo y en el segundo, en una olla a presión. Cuando los científicos buscan planetas potencialmente habitables, un componente clave es su atmósfera.

A veces, esa atmósfera es primitiva y consiste en gran parte de los gases que existían cuando se formó el planeta. Tal es el caso de Júpiter y Saturno. En planetas terrestres como Marte, Venus o la Tierra, sin embargo, estas atmósferas primitivas se pierden. En cambio, sus atmósferas restantes están fuertemente influenciadas por la geoquímica de la superficie. Procesos como la meteorización de las rocas alteran la composición de la atmósfera y por tanto influyen en la habitabilidad del planeta.

¿Cómo funciona exactamente esto, especialmente en condiciones muy diferentes a las de la Tierra? Eso es lo que investigó un equipo de científicos, dirigido por Kaustubh Hakim. Él es del Centro para el Espacio y la Habitabilidad (CSH) de la Universidad de Berna y el NCCR PlanetS. Sus resultados se publicaron hoy en The Planetary Science Journal.

Las condiciones son decisivas

Kaustubh Hakim es investigador postdoctoral en el Centro de Espacio y Habitabilidad de la Universidad de Berna y NCCR PlanetS
Crédito: Vandana S. Kushwaha.

“Queremos entender cómo las reacciones químicas entre la atmósfera y la superficie de los planetas cambian la composición de la atmósfera. En la Tierra, este proceso, la meteorización de las rocas de silicato con la ayuda del agua, ayuda a mantener un clima templado durante largos períodos”. Explica Hakim. “Cuando aumenta la concentración de CO2, las temperaturas también aumentan debido a su efecto invernadero. Las temperaturas más altas conducen a lluvias más intensas. Aumentan las tasas de meteorización de los silicatos, lo que a su vez reduce la concentración de CO2 y posteriormente baja la temperatura”.

Sin embargo, no es necesario que funcione de la misma manera en otros planetas. Usando simulaciones por computadora, el equipo probó cómo las diferentes condiciones afectan el proceso de meteorización. Por ejemplo, encontraron que incluso en climas muy áridos, la meteorización puede ser más intensa que la terrestre si las reacciones químicas ocurren con suficiente rapidez. Los tipos de rocas también influyen en el proceso y pueden conducir a tasas de meteorización muy diferentes según Hakim. El equipo también descubrió que a temperaturas de alrededor de 70 ° C, las tasas de erosión del silicato pueden disminuir con el aumento de las temperaturas. Esto es contrario a la creencia popular. “Esto muestra que para planetas con condiciones muy diferentes a las de la Tierra, la meteorización podría desempeñar papeles muy diferentes”, dice Hakim.

Implicaciones para la habitabilidad y la detección de vida

Kevin Heng es Profesor de Astronomía y Ciencias Planetarias en la Universidad de Berna y miembro de NCCR PlanetS
Crédito: Alessandro Della Bella.

Si los astrónomos alguna vez encuentran un mundo habitable, probablemente será en lo que ellos llaman zona habitable. Esta zona es el área alrededor de una estrella, donde la dosis de radiación permitiría que el agua fuera líquida. En el Sistema Solar, esta zona se encuentra aproximadamente entre Marte y Venus.

“La geoquímica tiene un impacto profundo en la habitabilidad de los planetas en la zona habitable”, señala el coautor del estudio, Kevin Heng. Él es Profesor de Astronomía y Ciencias Planetarias en la Universidad de Berna y miembro de NCCR PlanetS. Como indican los resultados del equipo, el aumento de las temperaturas podría reducir la meteorización y su efecto de equilibrio en otros planetas. Lo que potencialmente sería un mundo habitable podría convertirse en un invernadero infernal.

Como explica Heng, comprender los procesos geoquímicos en diferentes condiciones no solo es importante para estimar el potencial de vida, sino también para su detección. «A menos que tengamos alguna idea de los resultados de los procesos geoquímicos en diversas condiciones, no podremos decir si las biofirmas provienen de actividad biológica». Concluye el investigador.( Las biofirmas son posibles indicios de vida, como la fosfina que se encontró en Venus el año pasado).

El paper

Kastubh Hakim et al . : Lithologic Controls on Silicate Weathering Regimes of Temperate Planets, The Planetary Science Journal, Abril de 2021

DOI: https://doi.org/10.3847/PSJ/abe1b8

Fuente: Universidad de Berna.

Artículo original: «How the habitability of exoplanets is influenced by their rocks«. Arian Bastani. March 11, 2021.

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