Antes de la búsqueda científica y el estudio de planetas extrasolares , la posibilidad se argumentó a través de la filosofía y la ciencia ficción. El principio de mediocridad sugiere que los planetas como la Tierra deberían ser comunes en el Universo , mientras que la hipótesis de la Tierra Rara sugiere que son extremadamente raros. Los miles de sistemas estelares exoplanetarios descubiertos hasta ahora son profundamente diferentes del sistema solar , lo que respalda la hipótesis de las tierras raras .
Los filósofos han señalado que el tamaño del universo es tal que debe existir un planeta casi idéntico en alguna parte. En un futuro lejano , los humanos pueden utilizar la tecnología para producir artificialmente un análogo de la Tierra mediante la terraformación . La teoría del multiverso sugiere que un análogo de la Tierra podría existir en otro universo o incluso ser otra versión de la Tierra misma en un universo paralelo .
El 4 de noviembre de 2013, los astrónomos informaron, basada en Kepler misión espacial de datos, que podría haber hasta 40 mil millones tamaño de la Tierra planetas orbitando en las zonas habitables de estrellas similares al Sol y las estrellas enanas rojas dentro de la Vía Láctea . [1] [2] El planeta más cercano puede estar a 12 años luz de distancia. [1] [2] En septiembre de 2020, los astrónomos identificaron 24 planetas superhabitables (planetas mejores que la Tierra) contendientes, de entre más de 4000 exoplanetas confirmados en la actualidad, basados en parámetros astrofísicos , así como la historia natural de formas de vida conocidas en el Tierra . [3]
Los hallazgos científicos desde la década de 1990 han influido mucho en el alcance de los campos de la astrobiología , los modelos de habitabilidad planetaria y la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI).
Historia
Entre 1858 y 1920, muchos, incluidos algunos científicos, pensaban que Marte era muy similar a la Tierra, solo que más seco con una atmósfera espesa, inclinación axial, órbita y estaciones similares, así como una civilización marciana que había construido grandes canales marcianos . Estas teorías fueron propuestas por Giovanni Schiaparelli , Percival Lowell y otros. Como tal, Marte en la ficción retrató al planeta rojo como similar a la Tierra pero con un paisaje desértico. Sin embargo, las imágenes y los datos de las sondas espaciales Mariner (1965) y Viking (1975-1980) revelaron que el planeta era un mundo estéril lleno de cráteres. [4] [5] [6] [7] [8] [9] Sin embargo, con los continuos descubrimientos, se mantuvieron otras comparaciones con la Tierra. Por ejemplo, la hipótesis del océano de Marte tuvo sus orígenes en las misiones vikingas y se popularizó durante la década de 1980. [10] Con la posibilidad de agua pasada, existía la posibilidad de que la vida pudiera haber comenzado en Marte y una vez más se percibió como más parecido a la Tierra.
Del mismo modo, hasta la década de 1960, muchos, incluidos algunos científicos, creían que Venus era una versión más cálida de la Tierra con una atmósfera espesa y caliente y polvorienta o húmeda con nubes de agua y océanos. [11] Venus en la ficción a menudo se retrataba con similitudes con la Tierra y muchos especulaban sobre la civilización venusiana . Estas creencias se disiparon en la década de 1960 cuando las primeras sondas espaciales recopilaron datos científicos más precisos sobre el planeta y descubrieron que Venus es un mundo muy caliente con una temperatura superficial de alrededor de 462 ° C (864 ° F) [12] bajo una atmósfera ácida con una presión superficial de 9,2 MPa (1330 psi). [12]
A partir de 2004, Cassini-Huygens comenzó a revelar la luna de Saturno Titán a ser uno de los más parecido a la Tierra mundos fuera de la zona habitable. Aunque tienen una composición química dramáticamente diferente, descubrimientos como la confirmación de los lagos , ríos y procesos fluviales de Titan en 2007, avanzaron en las comparaciones con la Tierra. [13] [14] Otras observaciones, incluidos los fenómenos meteorológicos, han ayudado a comprender los procesos geológicos que pueden operar en planetas similares a la Tierra. [15]
El telescopio espacial Kepler comenzó a observar los tránsitos de planetas terrestres potenciales en la zona habitable a partir de 2011. [16] [17] Aunque la tecnología proporcionó un medio más eficaz para detectar y confirmar planetas, no pudo concluir definitivamente cómo la Tierra es similar a la de la Tierra. los planetas candidatos en realidad lo son. [18] En 2013, se confirmó que varios candidatos de Kepler de menos de 1,5 radios terrestres orbitaban en la zona habitable de las estrellas. No fue hasta 2015 que se anunció el primer candidato de tamaño cercano a la Tierra que orbitaba a un candidato solar, Kepler-452b . [19] [20]
Atributos y criterios
La probabilidad de encontrar un análogo de la Tierra depende principalmente de los atributos que se espera que sean similares, y estos varían mucho. Generalmente se considera que sería un planeta terrestre y se han realizado varios estudios científicos encaminados a encontrar tales planetas. A menudo implícita pero no limitado a son criterios tales como el tamaño planeta, gravedad de la superficie, el tamaño de la estrella y el tipo (es decir, analógica Solar ), distancia orbital y la estabilidad, la inclinación del eje y la rotación, similar geografía , océanos , aire y tiempo en condiciones, fuerte magnetosfera e incluso la presencia de vida compleja similar a la Tierra . Si hay vida compleja, podría haber algunos bosques que cubran gran parte de la tierra. Si hay vida inteligente, algunas partes de la tierra podrían estar cubiertas por ciudades . Algunos factores que se suponen de un planeta así pueden ser poco probables debido a la propia historia de la Tierra. Por ejemplo, la atmósfera de la Tierra no siempre fue rica en oxígeno y esto es una firma biológica del surgimiento de la vida fotosintética . La formación, presencia e influencia sobre estas características de la Luna (como las fuerzas de las mareas ) también pueden plantear un problema para encontrar un análogo de la Tierra.
Tamaño
A menudo se piensa que el tamaño es un factor importante, ya que se cree que es más probable que los planetas del tamaño de la Tierra sean de naturaleza terrestre y sean capaces de retener una atmósfera similar a la de la Tierra. [23]
La lista incluye planetas dentro del rango de 0,8 a 1,9 masas terrestres, por debajo de las cuales generalmente se clasifican como subterrestres y por encima de ellas como supertierras . Además, solo se incluyen los planetas que se sabe que se encuentran dentro del rango de 0.5-2.0 de radio de la Tierra (entre la mitad y el doble del radio de la Tierra).
Según los criterios de tamaño, los objetos de masa planetaria más cercanos por radio o masa conocidos son:
Nombre | Masas terrestres ( M ⊕ ) | Radios terrestres ( R ⊕ ) | Nota |
Kepler-69c | 0,98 | 1,7 | Originalmente se pensaba que estaba en la zona habitable circunestelar (CHZ), ahora se piensa que es demasiado caliente. |
Kepler-9d | > 1,5 [24] | 1,64 | Extremadamente caliente. |
COROT-7b | <9 | 1,58 | |
Kepler-20f | <14,3 [22] | 1.03 [22] | Un poco más grande y probablemente más masivo, demasiado caliente para parecerse a la Tierra. |
Tau Ceti b | 2 | Extremadamente caliente. No se conoce para transitar. | |
Kepler-186f | 1.1 [25] | Órbitas en la zona habitable. | |
tierra | 1 | 1 | Órbitas en zona habitable . |
Venus | 0,815 | 0,949 | Mucho más caliente. |
Kepler-20e | <3,08 [21] | 0,87 [21] | Demasiado calor para parecerse a la Tierra. |
Proxima b | > 1,27 | > 1,1 | El exoplaneta más cercano a la Tierra. |
Esta comparación indica que el tamaño por sí solo es una mala medida, particularmente en términos de habitabilidad . La temperatura también debe considerarse como Venus y los planetas de Alpha Centauri B (descubierto en 2012), Kepler-20 (descubierto en 2011 [26] [27] ), COROT-7 (descubierto en 2009) y los tres planetas de Kepler- 42 (todos descubiertos en 2011) son muy calientes, y Marte , Ganímedes y Titán son mundos gélidos, lo que también da como resultado una amplia variedad de condiciones superficiales y atmosféricas. Las masas de las lunas del Sistema Solar son una pequeña fracción de las de la Tierra, mientras que las masas de los planetas extrasolares son muy difíciles de medir con precisión. Sin embargo, los descubrimientos de planetas terrestres del tamaño de la Tierra son importantes, ya que pueden indicar la frecuencia y distribución probable de planetas similares a la Tierra.
Terrestre
Otro criterio que se cita con frecuencia es que un análogo de la Tierra debe ser terrestre, es decir, debe poseer una geología superficial similar, una superficie planetaria compuesta de materiales superficiales similares. Los ejemplos conocidos más cercanos son Marte y Titán y, si bien existen similitudes en sus tipos de accidentes geográficos y composiciones de la superficie, también existen diferencias significativas, como la temperatura y la cantidad de hielo.
Muchos de los materiales de la superficie de la Tierra y los accidentes geográficos se forman como resultado de la interacción con el agua (como arcilla y rocas sedimentarias ) o como un subproducto de la vida (como piedra caliza o carbón), interacción con la atmósfera, volcánica o artificialmente. Por lo tanto, un verdadero análogo de la Tierra podría necesitar haberse formado a través de procesos similares, habiendo poseído una atmósfera, interacciones volcánicas con la superficie, agua líquida pasada o presente y formas de vida .
Temperatura
Hay varios factores que pueden determinar las temperaturas planetarias y por lo tanto varias medidas que pueden establecer comparaciones con la de la Tierra en planetas donde se desconocen las condiciones atmosféricas. [ cita requerida ] La temperatura de equilibrio se usa para planetas sin atmósferas. Con atmósfera, se asume un efecto invernadero . Finalmente, se utiliza la temperatura de la superficie. Cada una de estas temperaturas se ve afectada por el clima, que está influenciado por la órbita y la rotación (o bloqueo de las mareas) del planeta, cada una de las cuales introduce más variables.
A continuación se muestra una comparación de los planetas confirmados con las temperaturas conocidas más cercanas a la Tierra.
Comparaciones de temperatura | Venus | tierra | Kepler 22b | Marte |
Temperatura de equilibrio global | 307 K 34 ° C 93 ° F | 255 K −18 ° C −0,4 ° F | 262 K −11 ° C 22,2 ° F | 206 K -67 ° C -88,6 ° F |
+ Efecto de gases de efecto invernadero | 737 K 464 ° C 867 ° F | 288 K 15 ° C 59 ° F | 295 K 22 ° C 71,6 ° F | 210 K −63 ° C −81 ° F |
Bloqueado por mareas [28] | Casi | No | Desconocido | No |
Albedo de bonos globales | 0,9 | 0,29 | 0,25 | |
Refs. [29] [30] [31] |
Analógico solar
Otro criterio de un análogo terrestre ideal que alberga vida es que debe orbitar un análogo solar ; es decir, una estrella muy parecida a nuestro Sol. Sin embargo, este criterio puede no ser del todo válido, ya que muchos tipos diferentes de estrellas pueden proporcionar un entorno local acogedor para la vida. Por ejemplo, en la Vía Láctea , la mayoría de las estrellas son más pequeñas y más tenues que el Sol. Una de esas estrellas, TRAPPIST-1 , se encuentra a 12 parsecs (39 años luz) de distancia y es aproximadamente 10 veces más pequeña y 2,000 veces más tenue que nuestro sol, sin embargo, alberga al menos 6 planetas similares a la Tierra en su zona habitable . Si bien estas condiciones pueden parecer desfavorables para la vida tal como la conocemos, se espera que TRAPPIST-1 continúe ardiendo durante 12 billones de años (en comparación con los 5 mil millones de años de vida de nuestros soles), tiempo suficiente para que la vida surja por abiogénesis . [32] A modo de comparación, la vida evolucionó en la Tierra en apenas mil millones de años.
Agua superficial y ciclo hidrológico
El concepto de zona habitable (o zona de agua líquida) que define una región donde el agua puede existir en la superficie, se basa en las propiedades tanto de la Tierra como del Sol. Bajo este modelo, la Tierra orbita aproximadamente en el centro de esta zona o en la posición "Ricitos de Oro". La Tierra es el único planeta actualmente confirmado por la humanidad que posee grandes masas de agua superficial. Venus está en el lado caliente de la zona mientras que Marte está en el lado frío. Ninguno tiene agua superficial persistente, aunque existe evidencia de que Marte sí lo tuvo en su pasado antiguo, [33] [34] [35] y se especula que lo mismo fue el caso de Venus. [11] Por lo tanto, los planetas (o lunas) extrasolares en la posición Ricitos de Oro con atmósferas sustanciales pueden poseer océanos y nubes de agua como las de la Tierra. Además del agua superficial, un verdadero análogo de la Tierra requeriría una mezcla de océanos o lagos y áreas no cubiertas por agua o tierra .
Algunos argumentan que un verdadero análogo de la Tierra no solo debe tener una posición similar de su sistema planetario, sino también orbitar un análogo solar y tener una órbita casi circular de modo que permanezca continuamente habitable como la Tierra. [ cita requerida ]
Análogo de la Tierra Extrasolar
El principio de mediocridad sugiere que existe la posibilidad de que eventos fortuitos hayan permitido que se formara un planeta similar a la Tierra en otro lugar que permitiría el surgimiento de una vida compleja y multicelular. Por el contrario, la hipótesis de las tierras raras afirma que si se aplican los criterios más estrictos, tal planeta, si existe, puede estar tan lejos que los humanos tal vez nunca lo localicen.
Debido a que el Sistema Solar demostró estar desprovisto de un análogo de la Tierra, la búsqueda se ha ampliado a planetas extrasolares . Los astrobiólogos afirman que los análogos de la Tierra probablemente se encontrarían en una zona habitable estelar , en la que podría existir agua líquida, proporcionando las condiciones para sustentar la vida. Algunos astrobiólogos, como Dirk Schulze-Makuch , estimaron que un satélite natural suficientemente masivo podría formar una luna habitable similar a la Tierra.
Historia
Frecuencia estimada
La frecuencia de los planetas similares a la Tierra tanto en la Vía Láctea como en el universo más grande aún se desconoce. Varía desde las estimaciones extremas de la hipótesis de las tierras raras , una (es decir, la Tierra), hasta innumerables.
Varios estudios científicos actuales, incluida la misión Kepler , tienen como objetivo refinar las estimaciones utilizando datos reales de planetas en tránsito. Un estudio de 2008 realizado por el astrónomo Michael Meyer de la Universidad de Arizona sobre el polvo cósmico cerca de estrellas similares al Sol recientemente formadas sugiere que entre el 20% y el 60% de los análogos solares tienen evidencia de la formación de planetas rocosos , no muy diferente de los procesos que llevaron a esos de la tierra. [37] El equipo de Meyer encontró discos de polvo cósmico alrededor de las estrellas y lo ve como un subproducto de la formación de planetas rocosos.
En 2009, Alan Boss, de la Carnegie Institution of Science, especuló que podría haber 100 mil millones de planetas terrestres solo en nuestra galaxia, la Vía Láctea . [38]
En 2011, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y según las observaciones de la Misión Kepler, se espera que entre el 1,4% y el 2,7% de todas las estrellas similares al Sol tengan planetas del tamaño de la Tierra dentro de las zonas habitables de sus estrellas. Esto significa que podría haber dos mil millones de ellos solo en la galaxia de la Vía Láctea, y suponiendo que todas las galaxias tengan un número similar al de la Vía Láctea, en los 50 mil millones de galaxias en el universo observable , puede haber hasta cien quintillones . [39] Esto correspondería a alrededor de 20 análogos terrestres por centímetro cuadrado de la Tierra. [40]
En 2013, un Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica que utilizó análisis estadístico de datos adicionales de Kepler sugirió que hay al menos 17 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra en la Vía Láctea. [41] Esto, sin embargo, no dice nada de su posición en relación con la zona habitable.
Un estudio de 2019 determinó que los planetas del tamaño de la Tierra pueden rodear 1 de cada 6 estrellas similares al sol. [42]
Terraformación
La terraformación (literalmente, "dar forma a la Tierra") de un planeta , luna u otro cuerpo es el proceso hipotético de modificar deliberadamente su atmósfera, temperatura , topografía superficial o ecosistemas para que sean similares a los de la Tierra para hacerla habitable para los humanos.
Debido a la proximidad y similitud en tamaño, Marte, [43] [44] [45] y en menor grado Venus, [46] [47] [48] [49] [50] han sido citados como los candidatos más probables para terraformación.
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