Los planetas de 'punto azul pálido' como la Tierra pueden representar solo el 1% de los mundos potencialmente habitables
Es posible que tengamos que buscar "puntos amarillos pálidos" en su lugar.
por Keith Cooper
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Impresión de un artista de tres tipos de planetas habitables: un planeta con tierra en su mayoría; un planeta con una buena mezcla de tierra y mar, como la Tierra; y un planeta océano sin apenas tierra. (Crédito de la imagen: Europlanet 2024 RI/T. Roger). |
Los mundos similares a la Tierra con proporciones tierra-océano similares a las de nuestro planeta pueden ser extremadamente raros.
Según un nuevo estudio, los planetas similares a la Tierra con alrededor del 30 % de su superficie cubierta por tierra continental expuesta pueden representar solo el 1 % de los mundos rocosos en las zonas habitables de las estrellas, las áreas alrededor de las estrellas donde puede existir agua líquida en la superficie de un planeta. En cambio, aproximadamente el 80% de los mundos potencialmente habitables están completamente dominados por tierra, y alrededor del 20% son mundos puramente oceánicos, encontró el estudio.
Los investigadores llegaron a esta conclusión al modelar la relación entre el agua en el manto de un planeta y el reciclaje de la tierra continental de un planeta a través de la tectónica de placas.
"Nosotros, los terrícolas, disfrutamos del equilibrio entre las áreas terrestres y los océanos en nuestro planeta natal", dijo Tilman Spohn, director ejecutivo del Instituto Internacional de Ciencias Espaciales en Suiza y miembro del equipo de investigación, en un comunicado. "Es tentador suponer que una segunda Tierra sería como la nuestra, pero los resultados de nuestro modelo sugieren que no es probable que sea así".
Los resultados indican que la proporción de tierra a mar de la Tierra (1:3) está finamente equilibrada y que para la mayoría de los planetas, esta proporción puede volcarse fácilmente hacia tierra o mar en su mayoría. Spohn y su colaborador, Dennis Höning, investigador postdoctoral en el Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático en Alemania, concluyeron que el momento más probable para que ocurra este punto de inflexión es cuando el interior de un planeta se haya enfriado cerca de la temperatura del manto de la Tierra, que es de 2570 grados Fahrenheit (1410 grados Celsius) cerca de la corteza y tan caliente como 6700 F (3700 C) a mayores profundidades. Qué tan bien las zonas de subducción en los límites entre las placas tectónicas pueden circular el agua sobre la tierra a esta temperatura del manto dicta si un planeta estará dominado por la tierra o el océano.
La Tierra alcanzó estas condiciones hace unos 2.500 millones de años, al final del Arcaico, y nuestro planeta encontró el delicado equilibrio en el que vivimos hoy. Sin embargo, durante miles de millones de años, incluso el delicado equilibrio de la Tierra es inestable, aunque no lo notamos porque las tasas de cambio son pequeñas, dijo Spohn. Otros planetas podrían haber alcanzado este punto de inflexión mucho antes.
"En el motor de la tectónica de placas de la Tierra, el calor interno impulsa la actividad geológica, como terremotos, volcanes y formación de montañas, y da como resultado el crecimiento de los continentes", dijo Spohn. Por otro lado, "la erosión de la tierra es parte de una serie de ciclos que intercambian agua entre la atmósfera y el interior. Nuestros modelos numéricos de cómo interactúan estos ciclos muestran que la Tierra actual puede ser un planeta excepcional".
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La Tierra como un "punto azul pálido" visto por la Voyager 1 en 1990. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech) |
Spohn y Höning también consideraron otros factores, como la forma en que la liberación de dióxido de carbono (un gas de efecto invernadero) contribuye al ciclo del silicato de carbono que actúa como el termostato a largo plazo de un planeta que controla el clima durante millones de años. Descubrieron que, si bien los planetas dominados por la tierra y los océanos aún podrían ser habitables, con temperaturas similares si todo fuera igual, sus formas de vida y climas podrían no ser muy diferentes a los de la Tierra.
"Su fauna y flora pueden ser bastante diferentes", dijo Spohn.
Los modelos indicaron que los planetas dominados por océanos con menos del 10 % de tierra probablemente serían cálidos, con atmósferas húmedas y climas tropicales, mientras que los mundos dominados por tierra con menos del 30 % de su superficie cubierta por océanos serían más fríos, secos y duros que sus contrapartes dominadas por el océano. En estos planetas dominados por tierra, los desiertos fríos se extenderían a lo largo de las masas de tierra, y serían comunes los vastos glaciares y las capas de hielo.
Sin embargo, los resultados de Spohn y Höning difieren ligeramente de los de otros equipos de investigación. Por ejemplo, un estudio realizado por Evelyn MacDonald de la Universidad de Toronto encontró que para los mundos bloqueados por mareas, cuanto más tierra hay, mayores son las temperaturas promedio de la superficie en general, informó Space.com anteriormente. Y quizás el estudio más famoso de planetas terrestres, dirigido por Yutaka Abe de la Universidad de Tokio en 2011, descubrió que los planetas terrestres pueden permanecer habitables a distancias mucho más amplias de su estrella que los mundos acuáticos y que no se congelan tan rápido porque hay menos agua para el hielo y la nieve. Sin embargo, el estudio de Abe, junto con otros, está de acuerdo con la conclusión de Spohn y Höning de que los planetas dominados por tierra serían mucho más comunes que los planetas similares a la Tierra o ricos en agua.
En consecuencia, en lugar de buscar el "punto azul pálido" por excelencia de Carl Sagan, los astrónomos deberían buscar "puntos amarillos pálidos" en las zonas habitables.
Los resultados se presentaron en el Congreso Científico Europeo, que tuvo lugar en Granada, España, del 18 al 23 de septiembre, y los hallazgos se describen en el resumen de la conferencia del equipo.
Científicos reconstruyen la costa de un antiguo océano en Marte
por Evan Gough
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Unida a partir de 28 imágenes, esta vista del rover Mars Curiosity de la NASA fue capturada después de que el rover ascendiera por la empinada pendiente de una característica geológica llamada "Greenheugh Pediment". En la distancia, en la parte superior de la imagen, se encuentra el suelo del cráter Gale, que está cerca de una región llamada Aeolis Dorsa que, según los investigadores, alguna vez fue un océano enorme. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS. |
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que Marte alguna vez fue cálido y húmedo en su pasado remoto. La Hipótesis del Océano de Marte dice que el planeta albergaba un gran océano hace unos 4 mil millones de años. El océano llenó la cuenca Vastitas Borealis en el hemisferio norte del planeta. La cuenca se encuentra de 4 a 5 km (2,5 a 3 millas) por debajo de la elevación media de Marte.
Un nuevo mapa topográfico de Marte refuerza la hipótesis y añade más detalles.
Un nuevo estudio publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets presenta el nuevo mapa. El estudio es "Reconstrucciones paleogeográficas de un margen oceánico en Marte basado en sedimentología deltaica en Aeolis Dorsa", y el autor principal es Benjamin Cardenas, profesor asistente de geociencias en la Universidad Estatal de Pensilvania.
El mapa se centra en una región de Marte llamada informalmente Aeolis Dorsa. Aeolis Dorsa es una región similar a una depresión en el hemisferio norte de Marte que tiene unos 500 km de ancho y 900 km de largo (300 millas de ancho y 560 millas de largo). Al este y al oeste de la región hay llanuras de 2 km (1,25 millas) de alto, llamado Zephyria Planum y Aeolis Planum. Hacia el sur hay fuertes pendientes que se elevan hasta el hemisferio sur. La región está a unos 750 km al este del cráter Gale, donde MSL Curiosity está explorando.
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Esta figura del estudio es un mapa topográfico derivado del altímetro láser Mars Orbiter que muestra Aeolis Dorsa entre Aeolis Planum y Zephyria Planum. Estas características se encuentran a lo largo del límite entre los hemisferios sur alto y norte bajo. Aeolis Serpens es el cauce antiguo más largo de Marte y está mapeado como una línea negra que se extiende 900 km a través de Aeolis Dorsa. MSL Curiosity está trabajando en el cráter Gale (sin etiquetar) a unos 750 km al oeste. Crédito de la imagen: NASA/Benjamin Cardenas/Penn State. |
Según los autores, la región de Aeolis Dorsa es la costa de un antiguo océano. La región contiene más de 6.500 km (4.000 millas) de cordilleras fluviales y es la región de cordilleras fluviales más densa de Marte. Las crestas fluviales son canales alargados tallados por el agua que fluye y probablemente sean deltas de ríos erosionados o cinturones de canales submarinos. Los investigadores utilizaron imágenes del orbitador de la región tomadas desde diferentes ángulos para reconstruir la topografía. La topografía reveló la presencia de una costa de 3.500 millones de años. Hay depósitos sedimentarios de más de 900 metros (2950 pies) de profundidad en la región que desde entonces se han erosionado en diferentes grados.
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El mapa topográfico ayudó a los investigadores a mostrar evidencia definitiva de una costa de aproximadamente 3.500 millones de años con una acumulación sedimentaria sustancial, de al menos 900 metros de espesor, que cubría cientos de miles de kilómetros cuadrados. Crédito: Benjamín Cárdenas / Penn State. |
Como parte de su estudio, los autores organizaron los 6500 km (4000 millas) de cordilleras fluviales de Aeolis Dorsa en 20 sistemas. Como restos erosionados de deltas de ríos o cinturones de canales submarinos, definen los bordes del margen del antiguo océano.
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Esta figura del estudio muestra cómo los autores agruparon las cordilleras fluviales de Aeolis Dorsa en 20 redes. Las redes están numeradas en orden de elevación mediana creciente de las cimas de las crestas, siendo 19 la más alta. "AS" marca la característica denominada Aeolis Serpens. Crédito de la imagen: Benjamín Cárdenas / Penn State. |
Aeolis Dorsa es una cuenca sedimentaria, y los científicos saben por el estudio de la Tierra cuánta información geológica contienen estas cuencas. Las cuencas contienen un registro de depósitos de sedimentos a lo largo de escalas de tiempo geológico, a lo que los científicos se refieren como "sucesión estratigráfica". En la Tierra, las cuencas sedimentarias también contienen una gran cantidad de recursos. El carbón, el gas natural y el petróleo de la Tierra se encuentran en estas cuencas.
Marte no tendrá estos recursos, pero las cuencas contienen registros estratigráficos de períodos geológicos.
"Las rocas en Aeolis Dorsa capturan información fascinante sobre cómo era el océano", dijo el autor principal Cárdenas en un comunicado de prensa. “Fue dinámico. El nivel del mar subió significativamente. Las rocas se depositaban a lo largo de sus cuencas a un ritmo acelerado. Hubo muchos cambios sucediendo aquí”.
La estratigrafía jugó un papel vital en esta investigación. La estratigrafía es el estudio geológico de las capas de roca. Ha existido desde 1669 cuando el sacerdote católico Nicholas Steno estableció su base teórica. Es un componente crítico para comprender la historia de la Tierra; los científicos lo usan para rastrear los cambios en las vías fluviales durante largos períodos. Los registros estratigráficos contienen el registro del clima cambiante de la Tierra y la evolución de la vida a lo largo del tiempo.
Solo tiene sentido buscar cuencas sedimentarias en Marte para obtener pistas sobre la historia de ese planeta. El agua es fundamental en nuestra búsqueda para comprender a Marte y su antigua habitabilidad. Y la estratigrafía es la forma en que los investigadores pueden comprender cómo todo ese sedimento se acumuló con el tiempo a medida que los niveles cambiantes del agua causaron que la costa avanzara y retrocediera.
“Al agrupar los accidentes geográficos en función de la posición estratigráfica y las direcciones del paleoflujo, reconstruimos la paleogeografía en Aeolis Dorsa sobre 5 pasos de tiempo; todos los casos difieren de la topografía moderna”, explican los autores en su artículo. "Seguimos la regresión inicial y la transgresión posterior de una línea de costa durante al menos 900 m de aumento del nivel del mar, una escala consistente con un océano del norte en un Marte primitivo cálido y húmedo".
En cierto modo, no hay mucho de sorprendente o exótico en estos hallazgos. Cuando el agua se mueve en la superficie de un planeta, esta es la evidencia que deja atrás. Pero esto es Marte, e incluso hace un par de décadas, la Hipótesis del Océano de Marte tenía un lado controvertido. Hubo detractores cuando los orbitadores Viking capturaron imágenes de lo que parecían costas en Marte.
Viking encontró costas de miles de kilómetros de largo, pero los datos orbitales del Mars Global Surveyor encontraron que subían y bajaban varios kilómetros de altitud. No hay nada como eso en la Tierra, y los escépticos lo señalaron. Luego, un artículo de 2007 mostró que el eje de rotación de Marte se desplazó casi 3.000 km en los últimos 2 o 3 mil millones de años. Eso podría haber explicado los enormes cambios en las elevaciones de la costa en Marte.
Aquí es donde entra la estratigrafía. La estratigrafía en Aeolis Dorsa es muy similar a la de la Tierra; simplemente no era evidente hace décadas.
“La estratigrafía que estamos interpretando aquí es bastante similar a la estratigrafía en la Tierra”, dijo Cárdenas. “Sí, parece una gran afirmación decir que hemos descubierto registros de grandes vías fluviales en Marte, pero en realidad, esta es una estratigrafía relativamente mundana. Es geología de libro de texto una vez que la reconoces por lo que es. La parte interesante, por supuesto, es que está en Marte”.
Las células son los componentes básicos de los seres vivos y necesitan líquido. El agua proporciona presión dentro de las células, lo que mantiene todo dentro de la célula en la forma correcta. Sin la forma adecuada, las partes de la célula no pueden funcionar correctamente y no hay rigidez dentro de la célula. Sin agua, todo se acabó. De hecho, las células tienen aproximadamente un 70 % de agua en masa.
Entonces, la búsqueda de vida antigua en Marte está entrelazada con la búsqueda de agua antigua. Dado que los científicos creen que las costas de la Tierra probablemente fueron el lugar donde comenzó la vida, tiene sentido encontrar costas en Marte como parte de nuestra búsqueda de habitabilidad antigua. Es por eso que el rover Perseverance de la NASA está explorando el delta sedimentario en el cráter Jezero, y MSL Curiosity está explorando el cráter Gale.
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Izquierda: roca sedimentaria en el cráter Gale, fotografiada por MSL Curiosity en 2015. Derecha: roca sedimentaria en el cráter Jezero, fotografiada por Perseverance Rover en julio de 2022. Crédito de la imagen: NASA |
“Un objetivo principal de las misiones del rover Mars Curiosity es buscar signos de vida”, dijo Cárdenas. “Siempre ha estado buscando agua, rastros de vida habitable. Este es el más grande hasta ahora. Es un cuerpo de agua gigante, alimentado por sedimentos provenientes de las tierras altas, presumiblemente transportando nutrientes. Si hubiera mareas en el antiguo Marte, habrían estado aquí, trayendo y sacando agua suavemente. Este es exactamente el tipo de lugar donde podría haber evolucionado la antigua vida marciana”.
La evidencia del antiguo océano de Marte aumenta la probabilidad de vida pasada
"La existencia de un océano de este tamaño significa un mayor potencial para la vida".
por Robert Lea
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Un mapa topográfico de la región de Aeolis Dorsa en Marte que revela evidencia de una antigua costa oceánica. (Crédito de la imagen: NASA/DiBiase et al./Journal of Geophysical Research/Benjamin Cardenas/Penn State) |
Nuevos mapas de la topografía de Marte proporcionan evidencia de la existencia de un océano en el planeta en su historia antigua, con implicaciones sobre su capacidad para haber albergado vida alguna vez.
Un mapa de la región marciana conocida como Aeolis Dorsa — un límite que separa las elevadas tierras altas del sur llenas de cráteres de Marte de las suaves tierras bajas del norte del planeta — sugiere fuertemente una línea costera dejada por un océano masivo.
El mapa del área revela que el Planeta Rojo una vez experimentó un aumento del nivel del mar consistente con un clima cálido y húmedo en marcado contraste con el paisaje marciano congelado y seco que se ve hoy.
"Lo que inmediatamente viene a la mente como uno de los puntos más significativos aquí es que la existencia de un océano de este tamaño significa un mayor potencial para la vida", dijo Benjamin Cardenas, profesor asistente de geociencias en la Universidad Estatal de Pensilvania y líder de la investigación en una declaración. "También nos habla sobre el clima antiguo y su evolución. Con base en estos hallazgos, sabemos que tuvo que haber habido un período en el que era lo suficientemente cálido y la atmósfera era lo suficientemente espesa para soportar esta cantidad de agua líquida a la vez".
Si bien los científicos planetarios están seguros de que Marte fue una vez un planeta mucho más acuoso de lo que es hoy, se ha desatado un debate con respecto a si existió un océano en el hemisferio norte del planeta.
Cárdenas y sus colegas pudieron responder esta pregunta utilizando datos topológicos para mostrar evidencia de una línea de costa de aproximadamente 3.500 millones de años. Un aspecto de esta característica geológica fue la acumulación sustancial de sedimentos que cubrían cientos de miles de millas cuadradas y con un espesor de alrededor de 3000 pies (900 metros).
"Lo más importante y novedoso que hicimos en este artículo fue pensar en Marte en términos de su estratigrafía y su registro sedimentario", dijo Cárdenas. "En la Tierra, trazamos la historia de las vías fluviales al observar los sedimentos que se depositan con el tiempo. A eso lo llamamos estratigrafía, la idea de que el agua transporta sedimentos y se pueden medir los cambios en la Tierra al comprender la forma en que se acumulan los sedimentos. Eso es lo que hemos hecho aquí — pero es Marte".
Los científicos utilizaron el software desarrollado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos para evaluar los datos del mapa de Marte recopilados por el Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) a bordo de la nave espacial Mars Global Surveyor (MGS) de la NASA, que orbitó el planeta entre 1996 y 2006.
Los datos revelaron más de 4000 millas (6500 kilómetros) de crestas fluviales, que son reliquias de canales de agua pasados llenos de sedimentos que se vuelven más elevados que el paisaje circundante. El equipo agrupó estas crestas fluviales en 20 sistemas, lo que demuestra que probablemente se formaron a partir de deltas de ríos erosionados o cinturones de canales submarinos, que constituyen los restos de una antigua costa en Marte.
Los investigadores concluyeron que Aeolis Dorsa debió haber estado alguna vez cubierta por un océano, cuyos restos se pueden ver hoy en día en la concentración más densa de cordilleras fluviales del Planeta Rojo.
"Las rocas en Aeolis Dorsa capturan información fascinante sobre cómo era el océano", explicó Cárdenas. "Era dinámico. El nivel del mar aumentó significativamente. Las rocas se depositaban a lo largo de sus cuencas a un ritmo acelerado. Aquí estaban ocurriendo muchos cambios".
El equipo pudo comprender la evolución de la paleogeografía de la región mediante la observación de elementos de la formación de rocas, como el espesor del sistema de crestas, las elevaciones, las ubicaciones y las posibles direcciones del flujo sedimentario.
Debido a que las antiguas cuencas sedimentarias de la Tierra contienen información sobre la evolución del clima de nuestro planeta y el surgimiento y desarrollo de la vida, Cárdenas cree que si los científicos quieren una comprensión similar de las mismas cosas en Marte, Aeolis Dorsa es un excelente lugar para comenzar.
"Un objetivo principal de la misión del rover Mars Curiosity es buscar señales de vida. Siempre ha estado buscando agua, rastros de vida habitable. Esta es la más grande hasta ahora", dijo Cárdenas. "Es un cuerpo de agua gigante, alimentado por sedimentos provenientes de las tierras altas, presumiblemente transportando nutrientes. Si hubiera mareas en el antiguo Marte, habrían estado aquí, trayendo y sacando agua suavemente".
"Este es exactamente el tipo de lugar donde la antigua vida marciana podría haber evolucionado".
La investigación se publicó en el Journal of Geophysical Research: Planets el 12 de octubre.
Modificado por orbitaceromendoza
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