Na ilustración, o exoplaneta WASP-94A b. As nubes fórmanse a medida que o aire flúe sobre o lado escuro e son moi densas ao amencer. Despois disípanse durante o día, deixando ceos despexados á primeira hora da tarde. (Hannah Robbins/Johns Hopkins University
O contador oficial da NASA xa superou a barreira dos 6.000 exoplanetas confirmados, demostrando así que o noso recuncho da Vía Láctea é un auténtico ’zoo’ desbordante de diversidade. Ao longo das últimas tres décadas (o primeiro exoplaneta confirmado ao redor dunha estrela similar ao Sol foi 51 Pegasi b en 1995) descubrimos mundos grandes e pequenos, xeados e ardentes, de lume, xeo, rocha, auga... e mesmo de diamante. Mundos que ás veces se parecen aos do noso Sistema Solar, pero que noutras ocasións posúen características estremecedoras. Desde planetas errantes que vagan na máis absoluta escuridade e sen unha estrela á que orbitar, ata infernos de lava onde as precipitacións son de ferro fundido, pasando por exoplanetas que se desintegran lentamente deixando tras de si unha espectacular cola de entullos, coma se se tratase de inmensos cometas.
A pesar diso, coñecer a existencia destes planetas, calcular a súa masa ou determinar o seu tamaño xa non é suficiente para os astrónomos. O verdadeiro Santo Graal da astrofísica moderna consiste en asomarse ás súas atmosferas para descubrir de que están feitas, que elementos predominan e, sobre todo, cal é a meteoroloxía deses mundos afastados. Un labor case imposible de levar a cabo ata fai moi pouco e que, a miúdo, supoñía enormes esforzos que terminaban en frustración. Pero as regras do xogo cambiaron desde o lanzamento, en 2021, do Telescopio Espacial James Webb. Desde entón, un número crecente de atmosferas planetarias foron analizadas polos científicos, en busca de combinacións de elementos que fagan posible a vida. E o último desas análises atmosféricas extraterrestres acaba de chegar.
Nun estudo recentemente publicado en Science, un equipo internacional de investigadores logrou, grazas ao James Webb, penetrar na espesa e turbulenta néboa dun exoplaneta e elaborar o primeiro ’parte meteorolóxico’ detallado dos seus amenceres e solpores
O protagonista é WASP-94A b, un exoplaneta masivo situado a uns 700 anos luz da Terra, na constelación de Microscopium. Este mundo pertence a unha peculiar familia coñecida como ’Xúpiteres quentes’, xigantes de gas fisicamente similares ao noso Xúpiter, pero que orbitan tan preto da súa estrela anfitrioa (moito máis preto que Mercurio do Sol) que se converten en auténticos fornos cósmicos.
Debido a esta proximidade extrema, WASP-94A b sofre un fenómeno físico chamado ’axuste de marea’. Basicamente, a inmensa forza gravitacional da súa estrela freouno ata o punto de obrigarlle a mostrar ante ela sempre a mesma cara, igual que fai a Lúa coa Terra.
Coa diferenza de que WASP-94A, sometido ás implacables ondas de radiación da estrela, é un mundo ’esquizofrénico’ e dividido á metade: un hemisferio arde nun día perpetuo, mentres que o outro está condenado a unha noite eterna e xélida.
«Levo vinte anos observando exoplanetas -confesa David Sing, coautor do estudo e investigador principal na Universidade Johns Hopkins-, e a nebulosidade xeneralizada sempre foi unha espiña cravada no noso costado. Sabiamos desde hai tempo que as nubes son omnipresentes nos planetas Xúpiter quentes, o cal é frustrante porque é como intentar mirar o planeta a través dunha fiestra embazada. Pero agora non só puidemos aclarar a vista, senón que por fin podemos determinar de que están feitas esas nubes e como se condensan e evaporan a medida que se moven polo planeta».
Para logralo, Sing e o primeiro autor do estudo, o astrofísico Sagnick Mukherjee, aproveitaron un tránsito planetario. A medida que WASP-94A b pasaba exactamente por diante da súa estrela, a súa luz filtrábase a través da súa atmosfera antes de iniciar a súa longa viaxe ata os dourados espellos do James Webb. E así, utilizando o potente espectrógrafo (NIRISS) do telescopio, os científicos conseguiron ’separar’ a luz estelar. É dicir, que en lugar de tomar unha lectura global, lograron distinguir de forma independente a luz que atravesaba o bordo de ataque do planeta (o amencer, onde o aire viaxa da noite ao día) da luz que cruzaba o bordo de saída (o solpor, onde os ventos levan o aire cara á noite).
Grazas a iso, as observacións revelaron unha dicotomía brutal e sen precedentes. As mañás e as tardes en WASP-94A b, en efecto, seguen patróns climáticos radicalmente distintos. Durante o amencer, o ceo está completamente cuberto por densas nubes de silicato de magnesio, un mineral común nas rocas. Dito doutro xeito: nubes de area suspendidas na alta atmosfera. Pola contra, no solpor, os ceos están limpos e despexados.
Grazas a estes datos, os investigadores puideron facerse unha idea de como ’funciona’ este extraordinario clima. Na escura e fría cara nocturna do exoplaneta, os materiais condénsanse e forman espesas formacións nubradas. Os violentos ventos planetarios varren estas nubes e empúxanas cara á cara diúrna. Ao cruzar a ’fronteira’ do amencer, as nubes son detectadas polo telescopio. Pero, a medida que se penetran no ardente hemisferio iluminado, onde as temperaturas superan holgadamente os 1.000 graos Celsius, a intensa radiación actúa como un soplete. As rocas se vaporizan e as nubes, simplemente, ferven ata disiparse. É un proceso comparable ao da néboa matutina que se queima ao saír o sol na Terra, pero a unha escala xigantesca. Para cando os ventos alcanzan de novo a fronteira do atardecer, o ceo está limpo. Os datos do estudo suxiren que a dramática diferenza térmica entre ambos os extremos rolda os 150 graos Celsius.
«Foi unha sorpresa maiúscula -asegura Sing-. Esperabamos algunhas diferenzas, como que fixese máis frío pola mañá que pola tarde; iso é algo natural que tamén experimentamos aquí na Terra. Pero o que vimos foi unha verdadeira dicotomía entre o clima en ambos os lados do planeta, e enormes diferenzas na cobertura de nubes, o cal cambia por completo a nosa imaxe sobre el».
O descubrimento vai máis aló de ser unha simple, aínda que rechamante rareza climática. De feito, resolve dunha plumada grandes incoherencias que os modelos astrofísicos arrastraban desde facía case unha década. Antes da era do Webb, este tipo de medicións realizábanse principalmente co veterano telescopio espacial Hubble e o telescopio Spitzer. «Co Hubble -lembra Sagnick Mukherjee-, ao facer este tipo de observación obtiñamos unha visión media de todo o planeta, cos datos das nubes e a atmosfera mesturados e indistinguibles».
Ao asumir erroneamente que a atmosfera do planeta era unha capa uniforme, os modelos teóricos anteriores concluían que WASP-94A b albergaba nas súas interior cantidades de osíxeno e carbono centos de veces superiores ás de Xúpiter. O cal era un dato absurdo que non encaixaba con ningunha teoría de formación planetaria vixente. Agora, ao poder observar exclusivamente o atardecer despexado coa altísima resolución infravermella do JWST, o misterio desvaneceuse: o exoplaneta conta en realidade con apenas cinco veces a cantidade de osíxeno e carbono de Xúpiter. As pezas volven encaixar.
Os resultados deste estudo supoñen unha severa advertencia á comunidade científica: tratar a atmosfera dun exoplaneta como algo homoxéneo e estático pode distorsionar gravemente as nosas estimacións sobre as súas propiedades químicas e físicas. É dicir, que todos os informes previos terán que ser reconsiderados para dar cabida a sistemas meteorolóxicos complexos e asimétricos.
De feito, a análise de WASP-94A b pasou a considerarse como o novo estándar a seguir neste tipo de investigacións. Mukherjee e o seu equipo revisaron os datos doutros oito xigantes gasosos e descubriron exactamente o mesmo ciclo nubrado asimétrico noutros dous mundos extremos: WASP-39 b e WASP-17 b. E isto é só o principio.
O seguinte obxectivo será espremer a fondo as capacidades do James Webb para rastrexar a dinámica atmosférica nunha gran variedade de exoplanetas, poñendo especial atención naqueles que residen na ansiada ’zona habitable’ das súas estrelas, onde as temperaturas en superficie permiten a existencia de auga líquida. Por primeira vez, empezamos a albiscar o verdadeiro rostro dos mundos que nos rodean.
FONTE: J. M. Nieves/abc.es/ciencia
