La habitabilidad de Gliese 581 d

De los más de 450 planetas extrasolares descubiertos hasta la fecha, ninguno es como la Tierra, es decir, tiene la masa de nuestro planeta y se encuentra en la zona habitable de su estrella. Pero sí se han descubierto exoplanetas que, aún siendo más grandes que el nuestro, se hallan en la zona habitable. Por supuesto, la inmensa mayoría son gigantes gaseosos, lo que implica que, con el permiso de Carl Sagan, muy probablemente no existirá vida en ellos. Cierto es que las hipotéticas lunas que orbiten estos planetas podrían ser habitables, pero en todo caso su detección con los medios técnicos actuales sería muy compleja, cuando no directamente imposible.

Y ahí es donde las supertierras entran en juego. Las supertierras son planetas con una masa entre una y diez veces la de nuestro planeta. Se supone que diez masas terrestres es el límite que separa los planetas "rocosos" como la Tierra o Venus de los gigantes de hielo como Urano o Neptuno. Por supuesto, como otras tantas fronteras astronómicas, ésta es más que discutible, pero muy útil en las discusiones sobre habitabilidad planetaria. Al fin y al cabo, no es lo mismo tener una superficie sólida sobre la que caminar que no tenerla.

De entre todos los sistemas planetarios conocidos, el más prometedor es el que rodea a Gliese 581, también conocida por su acrónimo de catálogo Gl 581 (que, por cierto, debe pronunciarse "glise", pues no en vano el autor de este catálogo fue el astrónomo alemán Wilhelm Gliese). Gl 581 no es especialmente impresionante, pues se trata de una pequeña enana roja -como la mayoría de estrellas de la Vía Láctea- de tipo espectral M3 con apenas el 30% de la masa del Sol. Pero Gl 581 es especial porque posee cuatro planetas a su alrededor, todos situados a una distancia inferior a la que separa Mercurio del Sol. Lo que, por otro lado, no es un problema muy grave de cara al estudio de la habitabilidad, pues la baja luminosidad de la estrella hace que la zona habitable se encuentre muy próxima a la misma. De los cuatro planetas, dos de ellos son especialmente interesantes: Gliese 581 c y Gliese 581 d. Gl 581 c es el más pequeño de ambos, con una masa mínima de 5,36 masas terrestres, mientras que Gl 581 d tiene entre 7 y 14 masas terrestres. El motivo de la incertidumbre se debe a que el método de detección -la velocidad radial- sólo permite averiguar la masa mínima del exoplaneta.


El sistema Gl581 (Wikipedia).

En un principio se pensó que Gl 581 c, situado a una distancia de 9 a 13 millones de km (0,06-0,07 UA) sería un candidato ideal a planeta habitable, con una temperatura media de 320 K para un albedo de 0,2. Por contra, Gl 581 d -el cual orbita entre 21 y 49 millones de km- tendría una temperatura de 195 K, demasiado fría para sustentar la vida y, por tanto, quedaría situado fuera de la zona habitable. El problema es que estos cálculos no tienen en cuenta la más que probable existencia de una atmósfera, la cual influiría en la temperatura superficial. Por supuesto, es posible que no exista ninguna atmósfera, pues recordemos que no sabemos nada sobre la composición de estos planetas, sólo su masa.

En todo caso, se han realizado múltiples estudios sobre la habitabilidad de Gl 581 c y Gl 581 d con distintos modelos atmosféricos, como el recientemente publicado por Wortsworth et al. En la mayoría de modelos, una atmósfera elevaría las temperaturas superficiales de Gl 581 c por encima de lo recomendable para la existencia de vida. No obstante, el caso de Gl 581 d sería el opuesto, por lo que es posible que estemos ante el mejor candidato a planeta habitable del sistema.


Hipotética imagen de Gl581d comparado con la Tierra (Wikipedia).

A veces se define la región exterior de la zona habitable como aquella en que la temperatura es tan baja que el dióxido de carbono se condensa formando nubes. Pero, por otro lado, las nubes de CO₂ aumentan la temperatura atmosférica debido a su eficiencia a la hora dispersar la radiación infrarroja. Sólo una cubierta de nubes demasiado extensa revertiría el efecto y ocasionaría la bajada de las temperaturas debido al aumentar el albedo. Por lo general, para presiones por debajo de 50 atmósferas, las nubes de hielo seco aumentarían la temperatura en vez de disminuirla

Otro factor importante para comprender la atmósfera y, por lo tanto, la habitabilidad de un planeta es su gravedad superficial, que a su vez influye en la presión y densidad atmosféricas. El problema es que desconocemos el tamaño exacto de Gl 581 d, pero podemos estimar razonablemente que la aceleración gravitatoria superficial es de 10-30 m/s². En el caso más extremo, si g es 30 m/s², se podrían conseguir temperaturas por encima de 0º C con una presión parcial de CO₂ de "sólo" 5 atmósferas. El vapor de agua, otra sustancia que absorbe fuertemente en infrarrojo, presenta un comportamiento a este respecto muy similar. En cuanto al nitrógeno, el constituyente principal de la atmósfera terrestre, no tendría un impacto especialmente llamativo en las temperaturas, salvo que su presión parcial fuese superior a 20 bar.

Un factor esencial en el caso de Gl 581 d es la alta excentricidad de su órbita y la elevada probabilidad de que las fuerzas de marea le obliguen a presentar la misma cara hacia su estrella, incrementando los contrastes de temperatura de forma drástica. Por ejemplo, debido a la elipticidad de la órbita, la temperatura de Gl 581 d podría variar hasta 300 K (!) si careciese de atmósfera.


La órbita de Gl581d es muy excéntrica (Wikipedia).

En resumen, Gliese 581 d podría ser el primer exoplaneta habitable que hayamos detectado, aunque para ello sería preciso que tuviese una atmósfera densa. Lo que sí está claro es que para entender mejor las condiciones de habitabilidad de los planetas extrasolares debemos refinar los modelos atmosféricos existentes, la mayoría de ellos unidimensionales.

Paradójicamente, Gl 581 d podría podría presentar unas condiciones muy similares al Marte primigenio y, en determinados aspectos -como es el caso de las nubes de hielo seco-, al actual. Curiosamente, el estudio del planeta rojo podría ayudarnos a comprender la vida en otros planetas.


Imagen artística de Gl581d (Wikipedia).

Más información:

• Is Gliese 581d habitable? Some constraints from radiative-convective climate modeling, Wordworth et al. (mayo 2010).