Las lunas de mundos que no tienen estrellas pueden ser habitables

Un equipo multidisciplinar ha determinado las propiedades que las lunas alrededor de planetas que flotan libremente necesitan para retener agua líquida durante el tiempo preciso para la vida.

Para el surgimiento de la vida en la Tierra, el agua líquida es un componente crucial. Aunque hasta ahora se sabe que solo un planeta ha dado lugar a la vida, el mundo científico asume que en otros lugares, también, la presencia de agua líquida juega un papel fundamental en la evolución química que puede conducir al surgimiento de la vida.

Dentro y fuera de nuestro sistema solar, la zona habitable define una región anular alrededor de la estrella central en la que los planetas no son ni demasiado calientes ni demasiado fríos para el agua líquida. Las lunas también pueden ser habitables, incluso si pertenecen a planetas más allá de la zona habitable. En ese caso, sin embargo, deben tener una fuente de calor que no sea una estrella central, como las fuerzas de marea cambiantes. Por ejemplo, gracias al calentamiento de las mareas, un océano de agua líquida se esconde debajo de la corteza de hielo de la luna Encélado de Saturno.

El descubrimiento de docenas de planetas de vuelo libre (FFP) –que no orbitan estrellas– en nuestra galaxia ha cambiado la comprensión de la evolución temprana de los sistemas planetarios y las teorías de formación de planetas. Estos vagabundos solitarios probablemente fueron expulsados de sus sistemas planetarios por inestabilidades dinámicas y, por lo tanto, ya no tienen una estrella madre. Sin embargo, si tienen lunas en órbitas estrechas, pueden unirlas gravitacionalmente. Esto funciona mejor para planetas similares a Júpiter con lunas del tamaño de la Tierra. De esta forma, surgen nuevos e inesperados lugares donde podría formarse la vida.

En un estudio previo de agua líquida en lunas de planetas sin estrellas, los investigadores demostraron que las lunas del tamaño de la Tierra alrededor de planetas similares a Júpiter pueden tener agua líquida. «Modelamos este entorno y descubrimos que, en condiciones específicas y suponiendo parámetros orbitales estables a lo largo del tiempo, se puede formar agua líquida en la superficie de la exoluna», explica en un comunicado Tommaso Grassi, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y coautor del nuevo estudio, que contó con expertos en astrofísica, astroquímica y bioquímica.

«Si bien la cantidad final de agua para una exoluna con la masa de la Tierra es menor que la cantidad de agua en los océanos de la Tierra, sería suficiente para albergar el desarrollo potencial de la vida primordial».

Los ciclos húmedo-seco locales (evaporación y condensación), como se demostró recientemente en un estudio de las primeras etapas de la evolución realizado por científicos de Origins, proporcionan la complejidad química necesaria que podría promover la acumulación de moléculas y la polimerización del ARN.

La órbita de las exolunas alrededor de las FFP se vuelve menos excéntrica y más circular con el tiempo. Esto reduce las fuerzas de marea y, por lo tanto, la eficiencia de calefacción. En una colaboración única, el equipo desarrolló un modelo nuevo y realista que puede calcular la evolución de las órbitas lunares en escalas de tiempo prolongadas. Estas son escalas de tiempo de varios miles de millones de años, como se requiere para la evolución de la vida.

«De esta manera, descubrimos que las exolunas con radios orbitales pequeños no solo tienen la mejor oportunidad de sobrevivir a la expulsión de su planeta de su sistema planetario, sino que también permanecen excéntricas durante el período de tiempo más largo», dice la estudiante de doctorado Guilia Roccetti (ESO), el primer autor del artículo. «Por lo tanto, pueden producir de manera óptima el calor de las mareas».

Además, las atmósferas densas favorecen la conservación del agua líquida. Por lo tanto, las lunas del tamaño de la Tierra con atmósferas similares a Venus con órbitas cercanas alrededor de sus planetas huérfanos son buenas candidatas para mundos habitables.