Las lunas rebeldes de planetas errantes podrían albergar vida

Desde pequeños, se nos enseña que el sol calienta la Tierra y hace posible la vida. Sin embargo, al profundizar en el tema, descubrimos que nuestro planeta cuenta con fuentes de calor propias que ayudan a mantener su habitabilidad, como el calor remanente y la "descomposición radiactiva". Otros mundos rocosos también pueden tener estas fuentes.

Un pequeño porcentaje de las personas sigue investigando sobre la habitabilidad planetaria y descubre que existen otras fuentes de calor que podrían permitir la vida, como el "calentamiento por mareas". Este fenómeno ocurre en las lunas, donde la gravedad de un planeta más masivo estira y comprime la luna a medida que orbita, generando calor que podría permitir la persistencia de "agua líquida" y facilitar la habitabilidad. Esto es lo que se cree que sucede en algunas lunas de nuestro sistema solar, como Europa, donde el calor probablemente mantiene un océano líquido bajo una gruesa capa de hielo.

Recientemente, un nuevo estudio se adentró en las preguntas sobre las lunas, el calentamiento por mareas y la habitabilidad, pero con un giro. Analiza los planetas errantes y sus lunas. Titulado "Vida en la oscuridad: Potencial de urabilidad de las lunas de planetas errantes", los autores, Viktória Fröhlich y Zsolt Regály, están asociados con el Instituto Astronómico Konkoly Thege Miklós del Centro de Investigación HUN-REN para Astronomía y Ciencias de la Tierra en Hungría. Su "artículo" está programado para aparecer en la revista Astronomía y Astrofísica.

El término "urabilidad" es relativamente nuevo y se refiere a las condiciones que permiten que la vida comience en un mundo. Es diferente de la habitabilidad, que describe un mundo con agua líquida capaz de sostener vida. La urabilidad toma en cuenta otros factores, como los elementos geofísicos y geoquímicos necesarios para que surja la vida.

Los autores explican: "Mientras que la habitabilidad se refiere a las condiciones que permiten agua líquida en la superficie y la persistencia de la vida, la urabilidad aborda los requisitos físicos, químicos y energéticos mínimos para que la vida se origine". En esta investigación, los autores exploran la urabilidad de lunas rebeldes que orbitan planetas errantes.

Los autores escriben: "El número de planetas errantes descubiertos (es decir, planetas sin una estrella anfitriona, también llamados planetas nómadas, huérfanos, errantes, sin estrella, sin sol o flotantes) ha alcanzado ya varios cientos. Además, las teorías sugieren que podría haber hasta dos planetas errantes del tamaño de Júpiter por cada estrella en la galaxia".

Esto significa que existe una vasta población no solo de planetas errantes, sino también, al menos potencialmente, de sus lunas. Por lo tanto, nuestra búsqueda de una comprensión más profunda de la habitabilidad y la urabilidad está incompleta sin considerar estos mundos.

Existen diferentes mecanismos que pueden expulsar un planeta de su sistema solar y dejarlo vagando en la oscuridad del espacio. Uno de ellos son las explosiones de supernovas, y eso es lo que se centra este trabajo. Los investigadores examinaron el potencial de los planetas expulsados por explosiones de supernovas para retener sus lunas.

Ellos explican: "En este estudio, investigamos la dinámica orbital de una exoluna que orbita un planeta cuyo estrella anfitriona explota como una SN II".

Los investigadores utilizaron simulaciones para probar sus ideas. Su conjunto de modelos de referencia comenzó con planetas y lunas en "órbitas circulares", proporcionando una base fija para comparación. En simulaciones posteriores, aumentaron la excentricidad de los planetas y las lunas. Finalmente, simularon dos lunas que orbitan un planeta en resonancia de movimiento medio. En todos estos escenarios, también variaron algunos de los parámetros de la explosión de la supernova.

Los autores escriben: "En general, la explosión SN II causa que las órbitas de los planetas se vuelvan inestables, lo que resulta en que continúen su viaje a través de la galaxia como planetas errantes". Sorprendentemente, las poderosas explosiones no destruyeron la luna, que permaneció gravitacionalmente unida al planeta.

Los autores explican: "Basado en nuestros resultados, los planetas expulsados durante explosiones SN II retienen sus lunas en todos los casos", señalando que este resultado se alinea con investigaciones previas.

Sin embargo, las órbitas de las lunas alrededor de los planetas se alteraron y las explosiones cambiaron sus excentricidades. "La magnitud de la excitación de la excentricidad de la luna depende únicamente de la velocidad de impulso recibida por el planeta", escriben los investigadores. Esta es la parte crítica del estudio, ya que una "órbita elíptica" crea el calentamiento por mareas que puede subyacer a la urabilidad.

Para un planeta con una órbita que era inicialmente circular, las lunas alcanzan una excentricidad de aproximadamente 0.33. Para comparar, la excentricidad de la luna de la Tierra es aproximadamente 0.0549, que es casi circular.

Para planetas con órbitas excéntricas preexistentes, sus lunas alcanzaron una excentricidad de aproximadamente 0.88. Los resultados también muestran que para pares de lunas en resonancia, su excentricidad puede alcanzar aproximadamente 0.27.

Pero la parte importante sobre la excentricidad es cómo alimenta el calentamiento por mareas en estas lunas rebeldes. En situaciones donde las lunas orbitan sus planetas a más de 0.01 AU, y con excentricidades superiores a 0.1, puede haber un calentamiento por mareas efectivo.

Entre el 12% y el 15% de las lunas rebeldes en estas situaciones experimentan un calentamiento por mareas comparable al de las lunas oceánicas Encelado y Europa. En este caso, comparable significa entre 0.1 y 10 veces sus valores aproximados.

Las simulaciones también muestran que las lunas en estas situaciones mantienen su excentricidad en escalas de tiempo geológicas. "Los tiempos de amortiguamiento de la excentricidad superan la edad del sistema solar, lo que implica miles de millones de años de calentamiento continuo en las lunas. Tales mundos representan objetivos prometedores para futuras búsquedas de vida extraterrestre", explican los investigadores.

Según algunos trabajos teóricos, podría haber billones de lunas rebeldes en la Vía Láctea. Si bien este trabajo se centró en la expulsión por una explosión de supernova, también se aplica a otros escenarios.

Los autores escriben: "Es importante destacar que este razonamiento se extiende más allá de los escenarios de supernova: la potencial urabilidad de las exolunas se aplica igualmente a sistemas de planetas-lunas rebeldes excéntricos producidos por inestabilidades dinámicas tempranas o acercamientos estelares".

Detectar lunas rebeldes está fuera de nuestro alcance, pero probablemente no por mucho tiempo. Podríamos estar al borde de descubrir y confirmar lunas rebeldes a medida que avanza nuestra tecnología. Los autores señalan que las lunas Titán y Ganimedes bloquean aproximadamente el 2% de la luz de sus planetas cuando transitan frente a ellos.

Esto significa que sus tránsitos podrían ser detectables. El microlenteo gravitacional también podría descubrirlas, pero eso requiere una alineación afortunada. El Telescopio Nancy Grace Roman ayudará con eso, al igual que el Observatorio Vera Rubin.

Si esta investigación resulta ser precisa, entonces estamos a punto de comprender una población oculta de planetas y lunas cuyo descubrimiento podría forzar una reconsideración de los sistemas solares, planetas, lunas, vida y toda la galaxia. Si la habitabilidad o la urabilidad no dependen de una estrella, necesitamos ajustar nuestro pensamiento para que coincida con la naturaleza.

Los autores concluyen: "Nuestros hallazgos sugieren que tales lunas excéntricas, una vez expulsadas al espacio interestelar con su planeta anfitrión, pueden permanecer urables durante miles de millones de años, sostenidas únicamente por el calentamiento por mareas".

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