Los exoplanetas ricos en agua, conocidos como subNeptuno, podrían indicar dónde existe vida en otras partes del universo.
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Fecha:15 de septiembre de 2025
Fuente: Universidad de California - Santa Cruz
Resumen: Los científicos están desentrañando los misterios de los "mundos de vapor": exoplanetas conocidos como subneptunos, ricos en agua, pero que orbitan tan cerca de sus estrellas que sus superficies están envueltas en densas atmósferas de vapor. Mediante modelos avanzados, investigadores de la UC Santa Cruz están cartografiando el comportamiento del agua bajo presiones y temperaturas extremas, lo que ofrece información sobre fases exóticas como los fluidos supercríticos y el hielo superiónico.Compartir:
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Los astrónomos están modelando extraños "mundos de vapor" donde el agua existe en estados exóticos como fluidos supercríticos y hielo superiónico. Las próximas misiones prometen comprobar estas predicciones y ampliar la búsqueda de vida. Crédito: AI/ScienceDaily.com
Para los astrobiólogos, la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar podría compararse con buscar en un vasto desierto: básicamente, donde hay agua. Y resulta que uno de los tipos más comunes de exoplanetas observados en sistemas planetarios más allá del nuestro tiene un tamaño y una masa que indican un interior rico en agua. Se clasifican como "subneptunos" porque su tamaño y masa se encuentran entre los de la Tierra y Neptuno.
Pero debido a que este tipo de exoplanetas tienden a estar mucho más cerca de su estrella anfitriona que la Tierra del Sol, los subneptunos son demasiado calientes para tener agua líquida en su superficie y albergar vida. En cambio, tendrían atmósferas de vapor, sobre capas de una fase exótica de agua que no se comporta ni como gas ni como líquido. Desde que se predijo por primera vez la existencia de estos "mundos de vapor" hace 20 años, ha aumentado el interés en su composición exacta y evolución.
Ahora, astrobiólogos y astrónomos de la Universidad de California, Santa Cruz, han desarrollado una forma más precisa de modelar estos mundos de vapor para comprender mejor su composición y, en última instancia, cómo se formaron inicialmente. «Cuando comprendamos cómo se forman los planetas más comúnmente observados en el universo, podremos centrarnos en exoplanetas menos comunes que podrían ser habitables», afirmó Artem Aguichine, investigador postdoctoral de la UC Santa Cruz, quien dirigió el desarrollo del nuevo modelo.
El trabajo se explica en un artículo publicado el 24 de julio en The Astrophysical Journal y es coescrito por la profesora Natalie Batalha, jefa de la iniciativa de astrobiología de la UC Santa Cruz, junto con el profesor Jonathan Fortney, presidente del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la universidad.
Más que lunas heladas
Por primera vez en la historia, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) confirmó la presencia de vapor en varios subneptunos. Los astrónomos esperan que el JWST observe docenas más, por lo que estos modelos son cruciales para conectar lo que vemos desde la superficie del exoplaneta con lo que hay en su interior.
Los modelos utilizados históricamente para caracterizar los subneptunianos se desarrollaron para estudiar las lunas heladas de nuestro sistema solar, como Europa, la luna de Júpiter, y Encélado, la luna de Saturno. Aguichine afirma que los modelos sofisticados pueden ayudar a interpretar lo que telescopios espaciales como el JWST revelan sobre los subneptunianos.
Las lunas heladas son cuerpos pequeños y condensados con estructuras estratificadas: cortezas heladas sobre océanos de agua líquida. Los subneptunos son muy diferentes. Son mucho más masivos (de 10 a 100 veces más) y, de nuevo, orbitan mucho más cerca de sus estrellas. Por lo tanto, no tienen cortezas heladas ni océanos líquidos como Europa o Encélado. En cambio, desarrollan densas atmósferas de vapor y capas de "agua supercrítica".
Esta exótica fase supercrítica del agua se ha recreado y estudiado en laboratorios terrestres, mostrando un comportamiento mucho más complejo que el del agua líquida o el hielo, lo que dificulta su modelización precisa. Algunos modelos incluso sugieren que, en condiciones extremas de presión y temperatura en el interior de planetas subneptunianos, el agua podría transformarse en "hielo superiónico", una fase en la que las moléculas de agua se reorganizan para que los iones de hidrógeno se muevan libremente a través de una red de oxígeno.
Neptuno y, potencialmente, también los subneptunianos. Por lo tanto, para modelar los subneptunianos, los investigadores necesitan comprender cómo se comporta el agua como vapor puro, como fluido supercrítico y en estados extremos como el hielo superiónico. El modelo de este equipo considera los datos experimentales sobre la física del agua en condiciones extremas y avanza en el modelado teórico necesario.
El interior de los planetas es un laboratorio natural para estudiar condiciones difíciles de reproducir en un laboratorio universitario terrestre. Lo que aprendamos podría tener aplicaciones imprevistas que ni siquiera hemos considerado. Los mundos acuáticos son especialmente exóticos en este sentido —explicó Batalha—. En el futuro, podríamos descubrir que un subconjunto de estos mundos acuáticos representa nuevos nichos para la vida en la galaxia.
Al modelar la distribución del agua en estos exoplanetas comunes, los científicos pueden rastrear cómo se mueve el agua, una de las moléculas más abundantes del universo, durante la formación de los sistemas planetarios. De hecho, Aguichine afirmó que el agua posee una gama de propiedades fascinantes:
- Es a la vez un ácido y una base química, que participa en el equilibrio químico.
- Es bueno para disolver sales, azúcares y aminoácidos.
- Crea enlaces de hidrógeno, lo que le da al agua una mayor viscosidad, un punto de ebullición más alto, una mayor capacidad para almacenar calor y más.
"La vida puede entenderse como complejidad", dijo Aguichine, "y el agua tiene una amplia gama de propiedades que posibilitan esta complejidad".
Mirando hacia atrás y hacia adelante
También enfatizó que su modelado no se centra en imágenes estáticas de subneptunos, sino que considera su evolución a lo largo de millones y miles de millones de años. Dado que las propiedades planetarias cambian significativamente con el tiempo, modelar dicha evolución es esencial para realizar predicciones precisas, afirmó.
El modelado se pondrá pronto a prueba mediante observaciones continuas con el JWST, y también con misiones futuras como el próximo lanzamiento por parte de la Agencia Espacial Europea del telescopio de Tránsito y Oscilación Planetaria de estrellas (PLATO), una misión diseñada para encontrar planetas similares a la Tierra en la zona habitable de su estrella anfitriona.
"PLATO nos indicará la precisión de nuestros modelos y cómo debemos refinarlos", afirmó Aguichine. "Así que, en realidad, nuestros modelos ya están generando estas predicciones para los telescopios, a la vez que ayudan a definir los próximos pasos en la búsqueda de vida extraterrestre".
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de California - Santa Cruz . Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
Artyom Aguichine, Natalie Batalha, Jonathan J. Fortney, Nadine Nettelmann, James E. Owen, Eliza M.-R. Kempton. Evolución de los mundos de vapor: Aspectos energéticos . The Astrophysical Journal , 2025; 988 (2): 186 DOI: 10.3847/1538-4357/add935
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