La receta para hacer un planeta como la Tierra
¿De qué están hechos los planetas rocosos en la Vía Láctea? La composición elemental de la Tierra es conocida, pero hasta la fecha no podíamos asegurar que el resto de planetas de tamaño terrestre siguiera esta receta. Pero ahora nuevos datos nos han permitido saber que, en efecto, la Tierra no es una rareza. Al menos en cuanto a composición química se refiere.
¿Y cómo se puede saber algo así? Pues la técnica es sencilla en teoría, aunque en la práctica resulta muy complicada de llevar a cabo. La clave está en averiguar la densidad media de los planetas rocosos y así estimar su composición. El problema es que, por lo general, las técnicas de detección de planetas sólo nos informan del tamaño del planeta (método del tránsito) o de su masa (método de la velocidad radial), pero no de las dos cosas al mismo tiempo. Por lo tanto, si queremos estudiar la composición de los planetas terrestres debemos analizar varios mundos con las dos técnicas al mismo tiempo. Desgraciadamente, esto no es siempre posible porque los exoplanetas estudiados por la velocidad radial no suelen transitar (pasar por delante de su estrella) y los planetas extrasolares descubiertos por el método del tránsito a veces están demasiado lejos para ser analizados por esta técnica. En fin, que no es una tarea simple.
Por lo tanto, lo que ha hecho el equipo de investigadores liderado por Courtney Dressing es intentar medir con una precisión extremadamente alta la masa del planeta Kepler-93b mediante el método de la velocidad radial. Kepler-93b es un planeta extrasolar que había sido descubierto previamente por el telescopio espacial Kepler de la NASA y, consecuentemente, ya se conocía su tamaño. Para medir la masa del exoplaneta han usado el espectrógrafo HARPS-N (High-Accuracy Radial velocity Planet Searcher North) del Telescopio Nazionale Galileo, situado en La Palma (Canarias), y los datos obtenidos por el espectrógrafo HIRES del Observatorio Keck (Hawái). El interés de Kepler-93b es que se trata de un mundo 1,48 veces más grande que la Tierra, por lo que se supone que es una supertierra rocosa con una composición no muy diferente de la terrestre.
Gracias al método de la velocidad radial sabemos ahora que Kepler-93b tiene una masa de 4 veces la de nuestro planeta (±0,68), por lo que podemos calcular su densidad media, que es de 6,88±1,18 gramos por centímetro cúbico. El dato es importante porque estamos ante la medida de la densidad de un exoplaneta de pequeño tamaño más precisa que se haya logrado nunca. Esta densidad es aproximadamente similar a la de la Tierra (5,52 g/cc), pero evidentemente un sólo mundo no constituye una muestra muy representativa que digamos. Por eso, los investigadores han comparado la densidad de Kepler-93c con los otros nueve exoplanetas con un diámetro inferior a 2,7 veces el de la Tierra cuyas densidades son conocidas (Kepler-10b, Kepler-36b, CoRoT-7b, GJ 1214b, HD 97658b, HIP 116454b, Kepler-10c, 55 Cancri e y Kepler-78b).
El resultado es que todos los mundos con un tamaño por debajo de los 1,6 radios terrestres presentan una relación directa entre tamaño y masa. Es decir, su composición es básicamente similar, al igual que los planetas rocosos del sistema solar. O, dicho de otra forma, los planetas con una masa entre 1 y 6 veces la de la Tierra son mundos rocosos formados principalmente por roca y metales. Por encima de esta frontera de 6 veces la masa terrestre los planetas contienen grandes cantidades de gases (hidrógeno y helio) y tienen un volumen proporcionalmente mayor. Son los llamados minineptunos.
Los ingredientes para crear un mundo rocoso son por tanto hierro, oxígeno, silicio, níquel, magnesio, aluminio, calcio y azufre. Simplificando, podemos decir que todos los planetas rocosos conocidos están formados principalmente por un 17% de hierro y un 83% de silicato de magnesio (MgSiO3). Por supuesto, la composición precisa de cada planeta rocoso será ligeramente distinta a este modelo, pero lo llamativo es que eso no afectará a sus dimensiones. De hecho, de acuerdo con este estudio el tamaño de todos los planetas rocosos no debería variar más de un 2% para una masa determinada (!).
En los últimos años ha existido gran controversia sobre dónde se halla el límite entre los planetas rocosos y los gaseosos. El descubrimiento de minineptunos -o sea, mundos no mucho mayores que la Tierra pero dotados de una espesa atmósfera de hidrógeno y helio- hizo tambalearse los modelos teóricos de formación planetaria. ¿Había un límite claro entre las supertierras y los minineptunos, o sin embargo ambos tipos de planetas solapaban?¿Era posible distinguirlos con los instrumentos que tenemos a nuestro alcance? Reinaba la confusión. Pues bien, aunque todavía persisten muchos detalles que perfilar, parece claro que dicho límite existe para los planetas rocosos, un límite que está en los 2,7 radios terrestres y 6 veces la masa de nuestro planeta. Curiosamente, lo que sí parece ser un nuevo misterio es la enorme variedad de tamaños y densidades para los minineptunos, algo que por el momento desafía cualquier explicación sencilla.
En definitiva, ¿cuál es la receta para construir un planeta rocoso? Pues además de los ingredientes adecuados citados más arriba, lo importante está en no pasarse de las seis masas terrestres. Ese es el truco si no quieres acabar con una bola de gas sin superficie sólida.
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