¿Cuáles son los factores que hacen que un planeta sea habitable? » ABC de la ciencia

Algunos factores que hacen que un planeta sea habitable incluyen estar ubicado en la zona habitable, una estrella estable, la masa adecuada, la capacidad de mantener una atmósfera y la presencia de agua líquida.

La vida ha estado en camino de dominar el planeta Tierra durante los últimos 3.700 millones de años. Lo que comenzó como microbios y organismos unicelulares se ha convertido en plantas y animales multicelulares gigantes capaces de hacer muchas cosas complejas. Fue un largo viaje para llegar aquí, y muchos factores tuvieron que caer a favor de la Tierra para que la vida fuera posible.

Para empezar, hay algunos requisitos generales para que un planeta sea habitable.

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¿Cuáles son los factores que hacen que un planeta sea habitable?

  • Tiene que estar a una distancia cómoda de una estrella (Zona Habitable)
  • Las estrellas a su alrededor tienen que ser ‘estables’.
  • No debe tener una masa muy baja o muy alta.
  • Debe girar sobre su eje y girar.
  • Debe tener un núcleo fundido.
  • Debe mantener una atmósfera.
  • Debe contener agua líquida y otros compuestos que se requieren para la vida.

Sin embargo, eso no es todo. Existe una amplia variedad de razones (incluidas las enumeradas anteriormente) que podrían hacer posible la vida en cualquier planeta. Estas razones podrían variar desde factores cosmológicos hasta el sistema estelar en el que reside y su naturaleza.

Este artículo describirá cómo el sistema estelar y las condiciones del planeta lo hacen propicio para la vida, seguido de una exploración de los factores cosmológicos involucrados.

Kepler-186f, el primer planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable. Elementos de esta imagen proporcionados por la NASA

Esta es una ilustración del exoplaneta Kepler-186f. Es uno de los primeros exoplanetas del tamaño de la Tierra que hemos descubierto que orbita alrededor de su estrella madre dentro de la zona habitable. (Crédito de la foto: SRStudio/Shutterstock)

Factores del sistema estelar que determinan la habitabilidad de un planeta

Primero, consideraremos cómo el sistema estelar podría afectar la habitabilidad de sus planetas. Las condiciones necesarias para la habitabilidad planetaria en el sistema estelar son:

  1. Debe estar a una cierta distancia de la estrella para alcanzar una temperatura en la que pueda existir agua en estado líquido, al mismo tiempo que se asegura que los compuestos como las proteínas y los carbohidratos (en el caso de las formas de vida basadas en el carbono) no se descompongan.
  2. El planeta debería estar en una órbita estable alrededor de la estrella durante mucho tiempo.
  3. La órbita del planeta debe ser circular, o muy cercana a ella. Esto asegura que las condiciones permanezcan algo iguales durante toda la revolución del planeta alrededor de la estrella.
  4. No debe estar demasiado cerca de un planeta gigante, lo que provocaría una lluvia continua de asteroides dirigida hacia él o podría perturbar la órbita del planeta. De hecho, un gigante gaseoso que esté lejos evitaría que grandes asteroides golpeen al habitable y destruyan cualquier vida en él. Júpiter realiza una función similar en nuestro sistema solar.
  5. El sistema estelar no debe estar cerca de explosiones cósmicas, como supernovas, estallidos de rayos gamma, etc.

zona habitable

Esta imagen muestra la extensión de la zona habitable en varios sistemas estelares. (Crédito de la foto: Milagli/Shutterstock)

Los tres primeros puntos hacen referencia al concepto de ‘zona habitable’ o ‘zona Ricitos de Oro’. Esta es una zona que existe en cada sistema planetario que depende de la masa y la luminosidad de la estrella.

Un planeta que orbita de manera estable a su estrella dentro de la zona habitable tendrá un rango de temperatura que puede sustentar la vida y garantizar que el agua pueda existir en estado líquido.

A menudo se ha enfatizado la importancia del agua cuando se trata de la vida en otros planetas. El agua es un ingrediente esencial para el transporte de nutrientes y productos químicos entre las células. También es capaz de disolver muchas sustancias, más que cualquier otro líquido. Por esta razón, se le ha llamado el solvente universal.

Un planeta dentro de una distancia apropiada de la estrella también recibiría la cantidad correcta de energía necesaria para ejecutar las reacciones químicas para la vida y para que las células funcionen. La energía luminosa de una estrella es la principal fuente de energía para los planetas y cualquier forma de vida que pueda desarrollarse en él. Demasiada o muy poca energía luminosa de la estrella dañará la vida y hará que el planeta sea inhabitable.

Entonces, para que los planetas puedan albergar vida, deben estar dentro de esta zona habitable durante toda su vida. Si está demasiado cerca de la estrella, no solo habrá temperaturas extremas (tanto calientes como frías), sino que el planeta estará bloqueado por mareas con su estrella, de modo que solo un lado estará frente a la estrella.

planetas a cerca de las estrellas

Esta es una impresión artística del candidato a exoplaneta UCF-1.01, que orbita alrededor de la estrella GJ 436. El exoplaneta orbita muy cerca de su estrella madre, con una temperatura superficial que alcanza valores extremos. El planeta también carece de atmósfera, lo que lo hace muy inadecuado para la vida. (Crédito de la foto: Flickr)

Si el planeta está demasiado lejos, la temperatura será demasiado baja para cualquier proceso necesario para sustentar la vida. La baja temperatura también dará como resultado que el agua exista en su mayoría en estado sólido, lo cual no es apto para la vida.

En el caso de un planeta, los siguientes factores juegan un papel en su capacidad para albergar vida:

  1. Masa y tamaño
  2. Atmósfera
  3. Sustancias químicas y agua
  4. Tasa de rotación

La masa y el radio del planeta afectan la habitabilidad de muchas maneras. Determina el grado de producción de un campo magnético, que es necesario para proteger al planeta de la materia cargada procedente de la estrella.

La masa también determina la fuerza gravitacional. Esto juega un papel en la altura atmosférica y la retentividad. Un planeta con demasiada masa terminará como un gigante gaseoso. Si tiene una masa demasiado baja, tendrá una atmósfera que será perjudicial para la vida.

Pero, ¿por qué sería perjudicial para la vida? ¿Qué papel juega la atmósfera en albergar vida en un planeta?

Además de determinar los patrones climáticos y meteorológicos del planeta, la atmósfera atrapa el calor y ayuda a mantener un rango de temperatura estable. Bloquea la radiación dañina proveniente de su estrella y del espacio exterior. También proporciona los compuestos gaseosos, como el nitrógeno y el dióxido de carbono, que son necesarios para los procesos que sustentan la vida.

Astronomía Espectro EM y atmósfera

Este diagrama representa el tipo de radiación que es bloqueada por la atmósfera de la Tierra. Aquí, podemos ver que la atmósfera bloquea los dañinos rayos UV y gamma, evitando que lleguen a la superficie de la Tierra. Esto es vital para la vida en la Tierra. (Crédito de la foto: OpenStax/Wikimedia Commons)

El siguiente factor son los componentes químicos y el agua del planeta. Aunque los planetas y lunas del mismo sistema estelar tendrían una composición química similar, ciertos tipos de compuestos son necesarios para el desarrollo de la vida. Si se trata de una forma de vida basada en el carbono, los productos químicos necesarios para producir proteínas y carbohidratos deberían estar presentes.

Además de la disponibilidad de los compuestos necesarios para crear nutrientes, también debe haber un sistema que haga circular el agua para que sea accesible a varias formas de vida. En la Tierra, esto ocurre de muchas formas, como el ciclo del agua, el ciclo del carbono, etc., y durante eventos como las erupciones volcánicas.

El ritmo de rotación del planeta también es fundamental para su habitabilidad. Es el principal impulsor de la circulación del aire en la atmósfera a través del efecto Coriolis. El efecto Coriolis es una fuerza ficticia que surge debido a la rotación de la Tierra. Provoca un cambio en el movimiento del aire cuando se ve desde el suelo.

El efecto Coriolis y la circulación del aire atmosférico son responsables de la circulación del calor y el movimiento y la distribución de las nubes. Cualquier cambio en las tasas de rotación del planeta podría cambiar sus condiciones climáticas, lo que afectaría significativamente la creación y evolución de la vida.

Efecto de Coriolis como diagrama de esquema de fuerza física inercial o ficticia.  Esquema educativo etiquetado con dirección de rotación en la ilustración del vector del eje terrestre

Esta es una representación de cómo el efecto Coriolis, debido a la rotación de la Tierra, hace que el movimiento del aire cambie de dirección. (Crédito de la foto: VectorMine/Shutterstock)

En el caso de planetas como Venus, donde la velocidad de rotación es lenta (un día allí dura alrededor de 116 días terrestres), el efecto Coriolis se vuelve muy débil. Tal escenario daría como resultado que las nubes se vuelvan estacionarias y muy espesas, bloqueando así cualquier luz que llegue a la superficie.

Hay planetas como la Tierra que giran mucho más rápido. Este efecto de Coriolis intensificado da como resultado un mejor movimiento de las nubes en forma de bandas y permite un mejor paso de la luz solar.

Factores cosmológicos y el principio antrópico

Llegamos finalmente al tercer conjunto de factores, que son los factores cosmológicos. Aquí, el principio fundamental es el papel de las constantes físicas (como la velocidad de la velocidad, la constante de Planck, etc.) y la fuerza de las fuerzas fundamentales. Las fuerzas fundamentales son la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil y fuerte.

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Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. (Crédito de la foto: desdemona72/Shutterstock)

Para dar una idea de cómo estas cantidades podrían desempeñar un papel en la creación de la vida, consideremos primero la fuerza gravitatoria. Si la gravedad se debilitara un poco, no sería posible que se produjera una fusión termonuclear dentro de las estrellas, por lo que se extinguirían. Si es más alto, las estrellas consumirían su combustible mucho más rápido, sin dar tiempo a que evolucione la vida. En cualquier caso, la vida no podría estar presente.

Veamos la fuerza electromagnética. Si se debilitara un poco, los electrones no se unirían al núcleo del átomo y no se formarían moléculas. Si fuera un poco más fuerte, los electrones permanecerían dentro del átomo y las reacciones no ocurrirían. En ambos casos, la creación de la vida no pudo tener lugar.

Esto es cierto para las otras dos fuerzas fundamentales y las constantes físicas. Si alguna de las cuatro fuerzas fundamentales se hiciera un poco más fuerte o más débil, la formación de vida sería imposible en cualquier parte del Universo.

En cierto sentido, parece que nuestro Universo tiene una cualidad especial. Después de todo, las constantes físicas y las fuerzas fundamentales parecen afinadas para permitir la vida inteligente. A menudo ha llevado a ideas creacionistas, a saber, que nuestro Universo está basado en un plan divino. Sin embargo, esto no es científico, ya que no da lugar a ninguna predicción que pueda probarse.

burbujas antrópicas

Cada burbuja en este diagrama representa varios Universos, con propiedades y constantes físicas diferentes a las nuestras. Con tales diferencias, cada uno de estos Universos puede evolucionar de manera diferente, que puede o no dar lugar a vida inteligente.

En este escenario, los físicos han establecido dos principios para explicar este ajuste fino. Los principios se denominan principios antrópicos débiles y fuertes.

El principio Antrópico Débil establece que nuestro Universo actual se encuentra en un estado que permite la existencia de vida inteligente (u observadores). Es bastante sencillo e implica que las propiedades del Universo son suficientes para que se creen y evolucionen los observadores. Las propiedades del Universo incluyen cantidades como su edad y los valores de las constantes fundamentales.

Sin embargo, el principio Antrópico Fuerte establece que para que exista vida inteligente es necesario tener estas propiedades.

Los dos principios antrópicos parecen implicar que la vida en nuestro Universo existe porque las propiedades del Universo lo permiten. En cualquier otro Universo, uno con diferentes tipos de propiedades y diferentes valores de constantes físicas, la vida inteligente puede no existir necesariamente.

Conclusión

Para concluir, podemos ver que muchos factores determinan la viabilidad de la vida en un planeta. Desde el tipo de Universo y el sistema estelar hasta el propio planeta, hemos visto cómo incluso un ligero cambio en las condiciones podría dificultar el desarrollo de la vida.

Estos factores incluyen los valores de las constantes físicas, la fuerza de las fuerzas fundamentales, el tipo de estrella, el tamaño del planeta, la distancia entre ellos, etc. Cosas como la naturaleza de la atmósfera presente en el planeta, sus minerales constituyentes y compuestos, y la cantidad de energía que recibe de su estrella madre también jugará un papel.

La naturaleza del Universo determina si la creación de vida es posible dentro de la totalidad de ese Universo. En el caso de los sistemas estelares, mientras esté dentro de la zona habitable, múltiples planetas podrían albergar vida, ¡dado que todos los demás factores están igualmente a su favor!

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