Instrucciones para construir un hogar o cómo crear un planeta habitable. Parte I

Durante siglos, la imaginación humana ha soñado con mundos más allá de la atmósfera del planeta azul, algunos de ellos habitados por maravillosas formas de vida y otros completamente estériles. Gran cantidad de posibilidades se han presentado ante nuestras inquietas mentes: mundos desérticos con gusanos de arena gigantes (Fig. 1), planetas cubiertos completamente por agua con anfibiodes que hacen clones y hasta estrellas habitadas por humanoides hechos de lava. Bien dicen que el cielo espacio es el límite y seguro que nuestros cerebros seguirán creando asombrosas posibilidades de dónde se encuentra la vida más allá de la Tierra, pero ¿sería posible la vida en estos mundos?, ¿puede cualquier planeta albergarla? o ¿hay ciertas condiciones que se deben cumplir para que se desarrollen organismos en él? Exploremos pues un pequeño un manual para entender mejor cómo se construye (o construyó) un (nuestro) hogar.

Un planeta habitable es aquel que tiene las condiciones necesarias para albergar vida. En nuestro sistema solar el único que cae en el esta categoría es la Tierra y de los más de 3200 exoplanetas —planetas fuera del sistema solar— reportados hasta ahora sólo 55 de ellos son considerados habitables. Es natural que nos preguntemos ¿qué es lo que hace que algunos caigan en tan exclusiva categoría y otros no? Pues el principal ingrediente que necesitamos es que en el planeta haya agua líquida en su superficie, y aunque el agua es muy abundante en el universo, para un planeta puede llegar a ser difícil mantenerla en estado líquido, y al parecer un cierto conjunto de características, que van desde su localización hasta la composición de sus partes más interiores, se deben de cumplir para que esto suceda.

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Fig. 1 Representación de los gusanos de arena gigante, habitantes de Arrakis, el planeta desértico donde se desarrolla la novela Duna de Frank Herbert (Iustración por Nathan Rosario, tomada de https://dune.fandom.com/wiki/Sandworm)

El lugar adecuado

Si construyéramos la casa de nuestros sueños, en la cual pretendemos vivir por el resto de nuestras vidas, una de las cosas más importantes que tenemos que hacer es elegir el lugar adecuado. Uno con alrededores agradables que nos permitan disfrutar de nuestra estancia ahí. En el caso del planeta, la posición que elijamos es clave para tener un resultado exitoso. Para mantener el agua líquida en la superficie necesitamos energía, y aunque los planetas pueden liberar grandes cantidades de ella a través de los volcanes, la mayor cantidad de energía para mantener la temperatura deseada en la superficie proviene de la estrella que el planeta estará orbitando.

Así como cuando estamos alrededor de una fogata sentimos mucho más calor cuando estamos más cerca de ella que cuando nos vamos alejando, los planetas que estén más cerca van a estar más calientes que esos que están lejísimos, así que no queremos estar «tan allá ni tan pa’cá»  porque el agua se puede evaporar o congelar. Según el tipo de estrella que tengamos habrá una distancia a la que un planeta con atmósfera puede tener la temperatura adecuada para que haya agua líquida en su superficie, distancia que conocemos como zona habitable.

La ubicación de la zona habitable dependerá del tipo de estrella que estemos orbitando (Fig. 2). Entre más grande sea la estrella, mayor su luminosidad y energía y, por lo tanto, más grande la distancia a la que se encuentre su zona habitable. En el caso del sistema solar esta zona se expande poco después de la órbita de Venus, hasta poco después de la órbita marciana. Esto querría decir que Marte debería tener agua líquida en su superficie, ¿por qué entonces el Curiosity no nos ha enviado fotos de grandes ríos corriendo en el planeta rojo?

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Fig. 2 Gráfico logarítmico mostrando la distancia a la que se encontrará la zona habitable (franja azul) de una estrella dependiendo de su masa. Es posible ver que la estrella GJ 581, que tiene un tercio de la masa del Sol, tiene una zona habitable a una distancia más pequena que aquella que hay entre el Sol y Mercurio. La imagen también muestra (en la parte superior) como la Tierra y Marte están dentro de la zona habitable del Sol. (Imagen tomada de https://www.madrimasd.org/blogs/astrofisica/2009/11/11/128475)

Antes de responder esa pregunta tenemos que tener en cuenta otro factor en nuestros alrededores: la estrella en sí misma. En el universo hay muchos tipos de estrellas, y como ya dijimos, las más pequeñas van a tener una zona habitable que esté muy cerca de ellas, por lo que el planeta tendría que estar muy cerca también. El problema es que cuando esto pasa el planeta puede entrar en un acoplamiento de marea —que es cuando un objeto girando alrededor de otro siempre le da la misma cara al cuerpo que orbita, como la Luna con la Tierra—, provocando que rote con menos intensidad, lo cual puede traer algunos contratiempos, como veremos más adelante. Por otro lado, las estrellas muy masivas mueren más rápidamente, y tal vez no habría tiempo suficiente para que la vida pudiera florecer ahí antes de que el astro se apagara. Así que para mejores resultados, una estrella con una masa parecida a la del Sol, parece ser una gran opción para agregar al manual.

La envoltura perfecta

Al planear el  hogar debemos escoger muy cuidadosamente los materiales que vamos a utilizar para construirlo. Dependiendo del lugar que hayamos escogido debemos saber bien qué hay que utilizar para mantener una temperatura adecuada dentro de él, no va a ser lo mismo hacer una casa en Noruega, donde las temperaturas son generalmente muy bajas, que una en una en Cancún, donde hace calorcito todo el año. En nuestro planeta, la cosa que va a mantener la temperatura es la pequeña capa gaseosa que lo envuelve, también conocida como atmósfera.

La atmósfera contiene gases de efecto invernadero (Fig. 3), los cuales se encargan de retener la energía que llega al planeta desde su estrella permitiendo que el cuerpo se mantenga a cierta temperatura. La composición de la atmósfera va a influir en las condiciones térmicas del planeta, grandes cantidades de gases de efecto invernadero pueden generar cuerpos muy calientes, como es el caso de Venus, donde las altas concentraciones de CO2 provocan que haya una temperatura superficial de ¡más de 400 grados centígrados! La atmósfera de Marte está también compuesta dominantemente de CO2, pero ahí la temperatura media es de alrededor de menos 50 grados. Esto sucede porque, aunque el planeta rojo tiene una atmósfera rica en gases de efecto invernadero, el grosor de ésta es tan delgado que no le permite retener mucho calor, así como pasaría en nuestra casa si quisiéramos poner paredes del grosor de una hoja de papel.

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Fig. 3 Representación esquemática de cómo los gases de efecto invernadero mantienen la energía recibida por el Sol. (Tomada de https://bit.ly/2TJsUpQ)

En el presente, la atmósfera de nuestro planeta es adecuada para mantener agua líquida, pero en las etapas más tempranas de la Tierra, esta composición no hubiera servido de mucho. Las estrellas evolucionan con el tiempo, en sus etapas más tempranas son menos brillantes, por lo que su zona habitable se encuentra más cerca de ellas. En el caso de nuestro Sol, hace más de 3000 millones de años, su zona habitable no llegaba a donde está la Tierra. Sin embargo, el registro geológico nos dice que ya había agua corriendo en continentes y teníamos grandes océanos. A esto se le conoce como la paradoja del Sol tenue, pues según la evolución estelar, la superficie de nuestro planeta debería haber estado congelada en ese tiempo, pero no fue así.

Gracias a las rocas, observaciones de otros mundos y modelaciones matemáticas se ha llegado a la conclusión que la heroína de la historia fue la atmósfera y la gran cantidad de gases de efecto invernadero que había en ella en ese tiempo. La capa gaseosa que nos rodea ha evolucionado con el tiempo —debido a muchos factores, entre ellos la aparición de la vida—, y para el tiempo del que estamos hablando era muy rica en CO2 y metano, dos gases de efecto invernadero importantes, que mantuvieron a nuestra Tierra calientita en momentos cruciales de su historia.

Por el momento aquí la dejamos, pero a bote pronto podemos descartar que el “planeta” o más bien la estrella Pyros, el hogar de humanoide de lava Fuego —uno de los alienígenas en el omnitrix—, sea un lugar propicio para desarrollar vida, pues las temperaturas superficiales en una estrella van a ser tan grandes que ni de chiste habrá agua líquida ahí. En la siguiente parte de esta entrega veremos qué otros materiales debemos reunir para crear un planeta habitable, unos que se encuentran directamente debajo de nuestros pies y otros que generalmente no vemos, pero que están ahí para protegernos. ¿Cumplirán Arrakis y Kamino con las especificaciones necesarias para sostener la vida?

Imagen de la portada tomada de Unsplash por Bryan Goff@bryangoffphoto