La más amplia inspección de composiciones químicas atmosféricas de exoplanetas realizada hasta la fecha ha puesto de manifiesto tendencias que desafían las actuales teorías de la formación de planetas, y tiene implicaciones en la búsqueda de agua en el propio sistema solar y más allá.
Un equipo de científicos, liderado por la University of Cambridge, utilizó datos atmosféricos de 19 exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas) para obtener mediciones detalladas de sus propiedades químicas y térmicas. Los exoplanetas en el estudio tenían una amplia variedad de tamaños, desde “miniNeptunos” de casi 10 veces la masa de la Tierra hasta “superJúpiteres” de más de 600 masas terrestres, y con temperaturas que van de 20 a 2.000 grados C. Como los planetas gigantes de nuestro sistema solar, sus atmósferas son ricas en hidrógeno, pero orbitan tipos diferentes de estrellas.
Los investigadores hallaron que si bien el vapor de agua es común en las atmósferas de muchos exoplanetas, las cantidades eran sorprendentemente más bajas de lo esperado, mientras que las cantidades de otros elementos encontrados en algunos planetas coincidían con lo esperado. Los resultados, que forman parte de un programa de investigación de cinco años de duración sobre las composiciones químicas de atmósferas planetarias fuera del sistema solar, fueron publicados en la revista Astrophysical Journal Letters.
Según Nikku Madhusudhan, jefe del programa, se están viendo los primeros signos de perfiles químicos en mundos extraterrestres, y puede apreciarse cuán diversos pueden ser en cuanto a sus composiciones químicas.
En nuestro sistema solar, la cantidad de carbono en relación al hidrógeno en las atmósferas de los planetas gigantes es notablemente más alta que la del Sol. Se cree que esta abundancia “súper-solar” se originó cuando los planetas se estaban formando, y grandes cantidades de hielo, rocas y otras partículas fueron atraídos hacia el interior de ellos en un proceso llamado acreción.
Se había pronosticado que las abundancias de otros elementos serían similarmente altas en las atmósferas de los exoplanetas gigantes (especialmente el oxígeno, que es el elemento más abundante en el universo después del hidrógeno y el helio). Esto significa que el agua, un transporte dominante de oxígeno, debería ser también sobreabundante en tales atmósferas.
Los investigadores usaron datos espectroscópicos de varios observatorios espaciales y terrestres. La amplitud de las observaciones disponibles, junto con modelos informáticos detallados, métodos estadísticos y propiedades atómicas del sodio y el potasio, permitieron a los científicos obtener estimaciones de las abundancias químicas en las atmósferas exoplanetarias de toda la muestra.
El equipo informó de la abundancia de vapor de agua en 14 de los 19 planetas, y de la abundancia de sodio y potasio en seis planetas cada uno. Sus resultados sugieren una falta de oxígeno en relación a otros elementos y proporcionan pistas químicas sobre cómo pudieron haberse formado estos exoplanetas sin una sustancial acreción de hielo.
La NASA, a través de su sonda Juno, está tratando de medir el vapor de agua en Júpiter, lo cual es difícil debido a que este está tan frío que todo vapor de agua en su atmósfera estaría condensado, lo que dificulta su medición. Pero si la abundancia de agua en Júpiter es tan alta como se ha predicho, ello implicaría que el planeta se formó de una forma distinta a los exoplanetas que se examinaron en el actual estudio.
