Análogo a la Tierra

Recreación de Kepler-62f, uno de los exoplanetas confirmadoscon mayor IST (Índice de Similitud con la Tierra).

Un análogo a la Tierra —también llamado Tierra ge-mela, exotierra, segunda Tierra, Tierra alienígena,Tierra 2 o planeta tipo-Tierra—es un planeta con con-diciones similares a las encontradas en la Tierra.[1][2][3][4]Para ser considerado un análogo terrestre, un cuerpo pla-netario debe orbitar alrededor de su estrella en la zona dehabitabilidad del sistema —coloquialmente denominadazona «Ricitos de Oro»—,[5][n. 1] tener una masa y radioparecidos a los de la Tierra, contar con una composiciónatmosférica adecuada, pertenecer a una estrella similar alSol y disponer del resto de rasgos básicos de nuestro pla-neta que permiten, en conjunción con los anteriores, lapresencia de vida tal y como la conocemos.[6][7][8] Desdeque los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz des-cubrieron en 1995 el primer exoplaneta orbitando una es-trella similar al Sol, 51 Pegasi b,[9] el gran objetivo de losexpertos en exoplanetología ha sido hallar una segundaTierra.[10] En los años posteriores y hasta el lanzamientodel Telescopio Espacial Kepler, los descubrimientos eranmayoritariamente de gigantes gaseosos que orbitaban susestrellas a distancias muy cortas, dadas las limitacionesde los instrumentos de la época.[11] Esta clase de cuerpos,denominados jupíteres calientes, influyen en gran medidaen sus estrellas y transitan con frecuencia, lo que facilita-ba su detección y parecía apuntar una clara supremacíacuantitativa de este tipo de planetas frente al resto porsesgo.[12] Con el tiempo, la mejora en las herramientasde investigación invirtió la tendencia, siendo evidente elpredominio de cuerpos telúricos de masas similares a laterrestre por encima de aquellos de mayor tamaño.[13][14]

Para clasificar los exoplanetas en función de su grado deparentesco con la Tierra, la NASA y el Instituto SETI handesarrollado un indicador, el IST —Índice de Similitudcon la Tierra—, que estima la semejanza en función dela masa, radio y temperatura de equilibrio estimada delcuerpo planetario.[15] Desde el anuncio oficial de su des-

cubrimiento el 6 de junio de 2015, los dos objetos conmayor IST del catálogo de exoplanetas confirmados sonKepler-438b (88 %) y Kepler-296 (85 %).[16]

La posibilidad de encontrar análogos a la Tierra tiene es-pecial interés para la humanidad, porque puede inferirseque a mayor semejanza entre un exoplaneta y la Tierra,mayor es la probabilidad de que sostenga vida extrate-rrestre e incluso una eventual civilización alienígena.[17]Por esta razón, ha sido un tema tratado frecuentemen-te en el ámbito de la ciencia, el cine, la literatura y lafilosofía.[18][19] En última instancia, el descubrimiento ycolonización de este tipo de planetas garantizaría la su-pervivencia de la humanidad ante catástrofes planetariascomo la propia muerte del Sol.[20]

1 Criterios

Impresión artística de Kepler-22b, un posible análogo a la Tierra.

El mayor obstáculo para el estudio de la exoplanetologíason las distancias cósmicas.[21] La información disponi-ble, más allá de la estricta confirmación de la existenciadel planeta-objetivo, se limita al tamaño, masa y distanciaorbital respecto a su estrella —así como las característi-cas básicas de la misma, que incluyen la metalicidad—.[22] De este último punto se deduce una temperatura deequilibrio para el objeto, a la que se añade los efectos deuna atmósfera y albedo similares a los de la Tierra parainferir su temperatura media superficial.[n. 2][23] Además,la velocidad de escape, radio, densidad y temperatura deequilibrio permiten calcular el Índice de Similitud conla Tierra o IST del exoplaneta para estimar su grado deparentesco.[24][25] Dado que el IST indica la semejanzade un cuerpo planetario con la Tierra, cualquier planeta

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2 1 CRITERIOS

que registre un valor elevado en este baremo es, por defi-nición, un análogo a la Tierra.[24]

Sin embargo, un alto IST no supone necesariamente lahabitabilidad de un exoplaneta. Venus es, con diferencia,el cuerpo planetario más hostil para la vida de todo elsistema solar interior, con una temperatura media de 467℃ y una presión atmosférica superficial de 93 atm.[26]Como resultado, su índice de similitud es del 37 %, a pe-sar de que su radio medio, densidad aparente y velocidadde escape son muy similares a los de la Tierra.[n. 3][24] Sila temperatura real de Venus fuese estimada en funciónde la distancia respecto al Sol, como ocurre con los exo-planetas descubiertos, su índice de similitud sería muchomayor.[17] Así pues, un exoplaneta con un IST próximoal 100 % puede presentar un efecto invernadero desbo-cado parecido al venusiano, carecer de atmósfera o es-tar anclado por marea a una enana roja fulgurante queinunde cíclicamente su superficie con altísimos nivelesde radiación ultravioleta.[27] Incluso sin pertenecer a unsistema estelar de este tipo, es posible que el planeta ca-rezca de unamagnetosfera que lo proteja frente a los vien-tos estelares, lo que impediría la formación de una capade ozono.[24]

Por tanto, los rasgos que determinan si un planeta es unanálogo a la Tierra van más allá de los considerados enel cálculo del IST, incluyendo también la composición at-mosférica, el tipo de estrella a la que pertenece y cual-quier otro que influya significativamente en las condicio-nes del planeta:[28]

1.1 Tamaño

La gravedad de un planeta es directamente proporcional asu masa.[29] Un exoplaneta poco masivo no tendrá la sufi-ciente atracción gravitatoria como para retener su atmós-fera primigenia y, en caso de disponer de agua líquida ensu superficie, perderá lentamente todo su hidrógeno, con-virtiéndose en un planeta desierto como Marte.[30] En elcaso opuesto, un planeta terrestre demasiado masivo[n. 4]puede tener una atmósfera excesivamente densa similara la de Venus, que bloquee la luz estelar e impida su pa-so a la superficie o que provoque un efecto invernaderodescontrolado.[31] Por esta razón, los expertos centran subúsqueda de análogos a la Tierra en aquellos exoplanetascon masas comprendidas entre 0,8-1,9 M⊕ y radios deentre 0,5-2,0 R⊕.[32]

No obstante, el margen real puede ser incluso más restric-tivo. Los estudios del equipo de Courtney Dressing, delCentro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), indi-can que existe un límite fijado en 1,6 radios terrestres(R⊕) por debajo del cual prácticamente todos los plane-tas presentan una composición de roca-hierro similar a lade Venus y la Tierra.[33] Estas investigaciones demuestranque la densidad media de los cuerpos planetarios decrecea medida que aumenta su radio a partir de dicho límite,lo que supone un incremento sustancial en las concentra-

ciones de agua u otros compuestos volátiles.[n. 5][34] Noobstante, del estudio se desprende que, en general, los ob-jetos con una masa por debajo de las 6 masas terrestres(M⊕) tienen altas probabilidades de registrar una compo-sición parecida a la de la Tierra.[33][35]

Durante la conferencia que anunció el descubrimiento deKepler-62e y Kepler-62f, el investigador Bill Borucki, delCentro de Investigación Ames de la NASA, y el profesorDimitar Sasselov, de la Universidad de Harvard, publi-caron las predicciones de los modelos informáticos apli-cados a estos planetas, que indicaban que posiblementefuesen mundos oceánicos.[n. 6] Las investigaciones pare-cen indicar que los planetas-océano representan un estadode transición entre los cuerpos telúricos con tierras emer-gidas como nuestro planeta y los de tipo minineptuno,habitual en sistemas en los que otros objetos con órbitasinferiores hayan reunido la mayor parte de los elementospesados disponibles en el disco protoplanetario duranteel proceso de formación.[36] Esto puede ser especialmen-te significativo en planetas situados en la zona de habita-bilidad de enanas rojas, ya que pueden llegar a acumular25 veces más agua que la Tierra.[37] Sin embargo, no hayrazones que comprometan el potencial de los planetas-océano para albergar vida.[38]

El tamaño de un exoplaneta también influye en su campomagnético y en su tectónica de placas. Las supertierrasy las megatierras pueden presentar condiciones internasmuy distintas a las de la Tierra y no hay una opinión con-sensuada sobre la probabilidad de que cuenten con proce-sos geológicos de este tipo.[39][40] Algunos modelos apun-tan a que la tectónica de placas es un proceso poco activoen las supertierras,[41] mientras que otros implican que setrata de un fenómeno común, incluso si el planeta carecede agua.[42]

1.2 Temperatura

Posible aspecto de un planeta océano situado en la zona de ha-bitabilidad de una enana roja.

Hay varios factores que pueden determinar la temperatu-ra de un planeta.[43] Además de la distancia respecto a suestrella y la luminosidad de esta, también influyen su albe-do, densidad y composición atmosférica—especialmente

1.3 Estrella 3

el porcentaje de gases de efecto invernadero—, así co-mo un posible acoplamiento de marea.[44][45] Tal y comose sospecha que ocurrió en la Tierra durante el PeríodoCriogénico, es probable que una temperatura media li-geramente inferior a la terrestre conlleve una mayor ex-tensión de los casquetes polares y, en consecuencia, delalbedo del planeta. En última instancia, la cantidad adi-cional de luz reflejada al espacio dará lugar a un descensode las temperaturas y a un aumento en la extensión de lascapas de hielo, iniciando así un proceso retroalimentativoque culminará en una glaciación global permanente.[46]

Del mismo modo, una composición atmosférica con ma-yor presencia de gases de efecto invernadero que laTierra[n. 7] puede desencadenar un efecto invernaderodescontrolado similar al de Venus.[47][48] A diferencia deun ciclo de glaciación global, al que la propia actividadvolcánica del planeta puede poner fin, es muy difícil quelas condiciones del propio exoplaneta o de su sistemacambien lo suficiente como para escapar a una situa-ción de efecto invernadero desbocado.[49] Con frecuen-cia, aquellos cuerpos más masivos que la Tierra que or-bitan en el límite interno de la zona habitable de su estre-lla son catalogados como supervenus y no como supertie-rras.[50]

El anclaje por marea es otro de los factores que pueden in-fluir sustancialmente en la temperatura de un planeta.[45]Ocurre típicamente en estrellas de tipo M y K-tardío,donde la zona de habitabilidad no traspasa el límite deanclaje. Por tanto, cualquier exoplaneta que orbite a unaestrella de este tipo en su zona habitable tendrá un hemis-ferio constantemente expuesto a la luz estelar y otro enperpetua oscuridad.[51] Además de la mayor exposicióna la actividad estelar por motivo de la proximidad,[52]el acoplamiento puede cambiar la dinámica interna delexoplaneta y acabar con su magnetosfera, exponiéndoloa los vientos estelares.[53] Es de esperar que estos cuer-pos registren grandes diferencias de temperatura entre elhemisferio diurno y el nocturno que pueden desencade-nar la congelación de toda su agua y atmósfera en la ca-ra nocturna, si el planeta no cuenta con una atmósferalo suficientemente densa como para repartir eficazmenteel calor.[27] No obstante, si no se cumple ninguno de es-tos supuestos, deberían de darse temperaturas moderadasen la zona del crepúsculo del planeta que permitiesen suhabitabilidad.[54][55]

Es probable que se registren temperaturas más estables enplanetas que orbiten a análogos solares en su zona habita-ble, ya que se encuentran lo suficientemente alejados desus estrellas como para presentar anclaje por marea.[45]Además, el tamaño de la zona de habitabilidad es directa-mente proporcional a la luminosidad de la estrella, siendomás amplia cuanto mayor sea la misma.[56] En noviem-bre de 2013, los datos de la misión Kepler permitieron alos astrónomos estimar el número de exoplanetas de ma-sa terrestre que orbitan a una estrella análoga al Sol en suzona de habitabilidad en 11 000 millones, solo en nuestragalaxia.[57]

La propia vida es en sí misma un factor de habitabili-dad, moderando y estabilizando la temperatura del plane-ta mediante mecanismos como la actividad fotosintética,que permitió la aparición de los organismos aerobios en laTierra.[58] Existe un amplio consenso entre la comunidadcientífica a favor de la evolución de las especies como leyuniversal, por lo que cabe esperar que tal y como sucedióen la Tierra, los organismos simples puedan modificar lascondiciones de habitabilidad planetaria —especialmentela temperatura y la composición atmosférica—, permi-tiendo la aparición de otras formas de vida.[59]

1.3 Estrella

Clasificación de Morgan-Keenan.

Las características de una estrella determinan las condi-ciones presentes en un sistema planetario.[60][61] Las másmasivas y luminosas —tipo O y similares— producenun efecto fotoevaporación que impide la formación deplanetas,[62] por lo que es prácticamente imposible en-contrar análogos a la Tierra orbitando a cuerpos estelaresde este tipo.[n. 8][63] Además, la vida de un cuerpo este-lar es inversamente proporcional a su masa y es posibleque incluso en estrellas tipo A y F la vida no disponga detiempo suficiente para evolucionar.[64][65]

En el otro extremo, las más pequeñas —enanas rojas ynaranjas tipo K-tardío— cuentan con una zona habitablemuy pequeña y próxima a ellas.[56][66] Esta cercanía pue-de suponer que cualquier exoplaneta situado a una distan-cia adecuada para que exista agua líquida sobre su super-ficie se encuentre anclado por marea, ofreciendo siempreuna misma cara a su estrella.[n. 9][45] A su vez, la dinámicade las enanas rojas es muy distinta a la solar, presentan-do bruscos descensos e incrementos de luminosidad queafectarían en gran medida a cualquier forma de vida pre-sente en el sistema.[67] Los efectos pueden ser aún másperjudiciales si se trata de estrellas fulgurantes, un estadoque parece ser común en los primeros miles de millo-nes de años de los astros de este tipo.[53][56] La posibleexistencia de vida en planetas pertenecientes a estrellasde este tipo es objeto de debate y de gran interés para laastrobiología, ya que son las más comunes[n. 10] y longe-vas, y su estabilidad aumenta a medida que envejecen.[70]Las enanas naranjas de tipo K podrían ser ideales para eldesarrollo de la vida, por presentar las mismas ventajasque las de tipo M y K-tardío sin sus inconvenientes.[61]

Otro de los factores a considerar es la metalicidad de laestrella.[71] Aquellas con valores muy bajos serán pobres

4 1 CRITERIOS

en elementos pesados,[n. 11] al igual que su sistema, afec-tando notoriamente a la composición de los planetas quepuedan formarse a su alrededor.[72] Según autores comoG. González, P. Ward y D. E. Brownlee, la metalicidadestelar varía en función de la región de la galaxia, dandolugar a lo que denominaron zona galáctica habitable.[n. 12]En la Vía Láctea, esta región formaría un anillo entre4 y 10 kpc del centro galáctico. Más cerca del núcleode la galaxia, la exposición a supernovas y otros eventoscósmicos altamente energéticos impedirían la presenciade formas de vida complejas, y más lejos la metalicidadsería demasiado débil como para permitir la formaciónplanetaria.[73]

Como resultado, se espera que los análogos a la Tierrapertenezcan a análogos solares, es decir, con una masa,tamaño y metalicidad similares a los del Sol, o a estrellastipo K.[61]

1.4 Composición atmosférica

Ilustración artística de un exoplaneta con señales de agua en suatmósfera

Los principales componentes de la atmósfera de la Tie-rra son muy comunes en el universo.[74] Es probable quetodos los planetas cuenten o hayan contado en algún mo-mento de su historia con una atmósfera más o menosdensa compuesta parcial o totalmente de hidrógeno, oxí-geno, nitrógeno y/o compuestos químicos derivados deellos, como el dióxido de carbono, metano, vapor de agua,etc.[74] La atmósfera terrestre se compone principalmen-te de nitrógeno (78 %) y oxígeno (21 %), como conse-cuencia de la actividad fotosintética.[75] La composiciónatmosférica de la Tierra ha variado sustancialmente conel paso del tiempo, como tras la Gran Oxidación, alte-rando significativamente las condiciones superficiales delplaneta.[76] Es posible que, tal y como se sospecha queocurrió en la Tierra, surjan microorganismos en océanosextraterrestres que den lugar a otros capaces de realizar lafotosíntesis, en un proceso de convergencia evolutiva.[77]Con el paso del tiempo, podríanmodificar la composiciónde la atmósfera y adecuarla a organismos complejos.[78]

Se suele considerar al oxígeno molecular (O2) y a su sub-producto fotoquímico, el ozono (O3), como las biofirmasatmosféricas más sólidas —es decir, como los mejores

indicadores del origen orgánico del oxígeno presente enel ambiente—.[74] Sin embargo, la fotólisis del agua por laradiación ultravioleta, seguida del escape hidrodinámicodel hidrógeno, puede desencadenar una acumulación deoxígeno en la atmósfera de planetas cercanos a su estre-lla sometidos a un efecto invernadero descontrolado.[74]Se creía que en aquellos cuerpos situados en la zona dehabitabilidad, la fotólisis del agua estaría fuertemente li-mitada por trampas de frío[n. 13] de vapor de agua en la at-mósfera baja.[79] Sin embargo, la extensión de la trampade frío depende en gran medida de la cantidad de gases nocondensables —como el nitrógeno y el argón— presentesen la atmósfera.[74] En ausencia de estos gases la proba-bilidad de una acumulación de oxígeno depende tambiénde la historia de acreción del planeta, química interna, di-námica atmosférica y rasgos de su órbita.[74] Por lo tan-to, el oxígeno en sí mismo no representa una biofirmarobusta.[80] El ratio de nitrógeno y argón a oxígeno po-dría detectarse estudiando las variaciones de la radiacióninfrarroja con la fase orbital[81] o por espectroscopia detransmisión en conjunción con el análisis de la dispersiónde Rayleigh durante un tránsito astronómico en un cielodespejado y una atmósfera libre de aerosoles.[82][83]

Los medios actuales carecen de la precisión necesaria pa-ra realizar estos estudios espectroscópicos en exoplanetasde masa terrestre que orbiten a sus estrellas en la zonahabitable.[84] La puesta en marcha de algunos telescopiosterrestres y orbitales proyectados para un futuro cercanopermitirá resolver algunas de las incógnitas planteadas,estudiando la composición atmosférica de los potencia-les análogos terrestres y confirmando —o descartando—la presencia de vida.[85][82]

1.5 Otros factores

Imagen artística de la magnetosfera terrestre y su interacción conel viento solar.

Más allá de los rasgos básicos que se presuponen a unanálogo a la Tierra, existen otros múltiples factores a con-siderar que podrían alterar significativamente las condi-ciones de habitabilidad de un exoplaneta, como la pre-sencia de un campo magnético que lo proteja frente alos vientos estelares.[86] La magnetosfera de la Tierra na-ce de la separación del núcleo de la Tierra en diferentescapas.[87] El núcleo externo se compone principalmen-

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te de hierro fundido de alta conductividad que genera elmagnetismo mediante la ley de Ampère.[88] Exoplanetascon masa, densidad, composición y rotación similares alos de la Tierra deberían presentar un campo magnéti-co equivalente.[89] Sin embargo, la mayor masa de lassupertierras puede producir altas presiones con grandesviscosidades y altas temperaturas de fusión, que impidanla separación del interior en diferentes capas—resultandoen mantos indefinidos sin un núcleo determinado—.[88]En tales casos, el óxido de magnesio, que es rocoso en laTierra, puede encontrarse en estado líquido en el interiorde las supertierras, generando un campo magnético.[88]En planetas anclados por marea a sus estrellas, la ausenciade rotación puede impedir la formación de unamagnetos-fera, y la consiguiente exposición a los vientos estelarespodría expulsar todo su hidrógeno al espacio y convertir-los en planetas-desierto.[53]

Las catástrofes acaecidas a lo largo de la historia del exo-planeta pueden modificar sus condiciones de habitabili-dad. Incluso cumpliendo con el resto de criterios clave,una colisión con un protoplaneta durante la formacióndel sistema puede alterar significativamente la inclina-ción del eje y la velocidad de rotación del plantea, comose sospecha que ocurrió en Venus y Urano,[90], y ocasio-nar la pérdida de la magnetosfera.[91] De igual modo, laórbita del sistema alrededor de la galaxia puede aproxi-marlo a estrellas masivas que se encuentren al final dela secuencia principal y a punto de estallar en forma desupernova, despojando al planeta de su hipotética ozo-nosfera —e incluso, en casos extremos, de la mayor par-te de su atmósfera—.[92] Hay un sinfín de eventualidadesque pueden acabar con la aptitud para la vida del planeta,aunque su masa y temperatura de equilibrio sugieran locontrario. Nuevamente, el análisis de su atmósfera des-pejaría las dudas al respecto.[85]

2 Investigación

Telescopio Gigante de Magallanes (GMT)

Los primeros exoplanetas detectados con posibilidadesde albergar vida eran principalmente supertierras comoGliese 581 d, Gliese 581 g[n. 14] y Gliese 667 Cc.[94] Entodos los casos, pertenecían a enanas rojas y tenían órbi-tas muy reducidas, lo que permitía detectar con facilidad

las oscilaciones de su estrella.[95] Con independencia delos problemas para la vida derivados de su masa eleva-da, estos planetas se encuentran casi con total seguridadanclados por marea a sus estrellas.[52] Su habitabilidadpotencial aún es objeto de estudio.[96]

El perfeccionamiento en los métodos de detección deexoplanetas en los últimos años, gracias a herramientascomo el telescopio espacial Kepler, ha supuesto una revo-lución en el ámbito de la astronomía.[97] En menos de unadécada, los hallazgos han pasado de centrarse en jupíte-res calientes a supertierras y, en última instancia, a obje-tos de masa terrestre.[98] Tales avances han despertado uninterés inusitado en la búsqueda del primer gemelo de laTierra y las principales agencias aeroespaciales del mun-do se han volcado en proyectar misiones cada vez másambiciosas capaces de hallar un análogo terrestre.[99] Lacrisis económica global de 2008 y los consecuentes recor-tes gubernamentales han puesto freno a algunos de estosproyectos, obligando a posponerlos indefinidamente o areemplazarlos por alternativas más económicas.[100][101]

Entre los proyectos cancelados o pospuestos indefinida-mente destacan el Proyecto Espacial Darwin de la ESA yel Terrestrial Planet Finder de la NASA.[102][103][104] Es-tos telescopios espaciales habrían tenido la capacidad dedetectar exoplanetas de masa similar a la Tierra y de es-tudiar sus atmósferas, pudiendo encontrar biofirmas quecorroborasen la presencia de vida.[105]

Los principales proyectos en curso de observatorios te-rrestres y orbitales capaces de aportar nueva informaciónsobre planetas similares a la Tierra son:[106][107][108]

3 Descubrimientos

La puesta en funcionamiento del telescopio Kepler ha in-crementado exponencialmente el ritmo de descubrimien-tos exoplanetarios.[118] La actualización de la base de da-tos de la NASA del 23 de julio de 2015 eleva la cifra deexoplanetas confirmados a 1879 y a 4696 el número decandidatos en espera de confirmación.[119] Las observa-ciones del Kepler han permitido descartar el sesgo produ-cido por los métodos de detección anteriores, indicandoun claro predominio de los planetas terrestres sobre losgigantes gaseosos.[120]

Estos descubrimientos han influido en gran medida en laastrobiología, en los modelos de habitabilidad planetariay en la búsqueda de vida extraterrestre.[121] La NASAy el Instituto SETI han propuesto la clasificación de losanálogos terrestres en función de un baremo, el Índicede Similitud con la Tierra (IST), que parte de la masa,radio y temperatura de un planeta para estimar su gra-do de parentesco con la Tierra.[122][15] Así, un IST ele-vado indica un alto grado de semejanza con nuestro pla-neta y posiblemente unas condiciones adecuadas para lavida tal y la como la conocemos.[123] Kepler-438b (88%) y Kepler-296e (85 %) ocupan los primeros puestos

6 3 DESCUBRIMIENTOS

de la lista de exoplanetas confirmados en función de suIST,[124][125] aunque hay candidatos a la espera de confir-mación oficial con una puntuación incluso mayor: KOI-4878.01 (98 %),[126] KOI-3456.02 (93 %)[127] y KOI-5737.01 (90 %).[128] KOI-4878.01 podría ser el primerauténtico gemelo de la Tierra.[129][n. 15]

El 23 de julio de 2015 la NASA confirmó el descubri-miento de Kepler-452b, el primer exoplaneta hallado conun IST superior al 80 % que pertenece a una estrella si-milar al Sol.[130] Dado que el tipo estelar no se consideraen el cálculo del IST y que su radio, de 1,63 R⊕, superacon creces el tamaño de la Tierra; ocupa el quinto puestoentre los planetas con mayor índice de similitud —juntoa Kepler-62e—.[117] Sin embargo, los expertos de la NA-SA y sus propios descubridores consideran a Kepler-452bcomo «lo más cercano a un análogo a la Tierra descubier-to por el momento» en función de su tamaño, órbita y es-trella; aunque no descartan la posibilidad de que se tratede un planeta océano o de un mundo gaseoso.[131]

El telescopio Kepler, autor del descubrimiento, debe suéxito en el hallazgo de nuevos planetas a su precisión y alenfoque en los tránsitos planetarios como principal mé-todo de detección.[132] El empleo de este método haceque los análogos terrestres que transitan con mayor fre-cuencia —es decir, los que pertenecen a enanas rojas ynaranjas, más pequeñas que el Sol y con zonas de ha-bitabilidad más próximas a ellas—, sean más fáciles deconfirmar.[133][134] Por el contrario, los que pertenecen aestrellas similares al Sol suelen ser más difíciles de de-tectar y la probabilidad de que las señales percibidas seanerróneas es relativamente alta. Kepler-452b es una de laspocas excepciones en las que un exoplaneta pertenecien-te a una estrella de este tipo no acaba siendo catalogadocomo un falso positivo, como ocurrió con KOI-5123.01y KOI-5927.01.[135][136] Por tanto, es posible que la exis-tencia de KOI-4878.01 termine siendo descartada.[126]

3.1 Confirmados

La clasificación de los diez exoplanetas confirmados conmayor IST y sus características estimadas en comparacióncon la Tierra son las siguientes:[137][117][n. 16][n. 17]

3.1.1 Descripción de los campos

Los principales criterios evaluados son:[117][n. 18]

• IST (Índice de Similitud con la Tierra): Compara lasimilitud con la Tierra en una escala de 0 a 1, dondeel 1 representa unos valores idénticos a la Tierra enlos criterios evaluados. El IST depende del radio, ladensidad, la velocidad de escape y la temperatura deequilibrio del planeta.[24]

• SPH (Standard Primary Habitability): Indica la ap-titud de un planeta para la presencia de vida vegetal.

Posible aspecto de un análogo a la Tierra.

Varía de 0 a 1, donde 0 corresponde a unas condi-ciones totalmente inhóspitas y 1 un ambiente per-fecto para la producción primaria. Depende de latemperatura superficial y de la humedad relativa —normalmente calculada a partir de la densidad at-mosférica estimada—.[138]

• HZD (Habitable Zone Distance): Mide la distanciarespecto al centro de la zona habitable en térmi-nos relativos. Varía de −1 —confín interno de lazona— a +1 —confín externo—, donde 0 corres-ponde al centro de la zona. Este valor depende dela luminosidad estelar, de la temperatura superfi-cial de la estrella y del semieje mayor de la órbitaplanetaria.[139]

• HZC (Habitable Zone Composition): Muestra lacomposición principal del planeta, en función de lamasa y/o radio de este. Valores cercanos a 0 repre-sentan probablemente una combinación de hierro,roca y agua similar a la terrestre; valores inferioresa −1 a objetos astronómicos compuestos principal-mente de hierro; y valores superiores a +1 a planetasgaseosos.[140]

• HZA (Habitable Zone Atmosphere): Es una estima-ción de la densidad atmosférica. Depende principal-mente de la masa y radio del planeta. Los objetos as-tronómicos con HZA cercano a −1 probablementetendrán atmósferas muy tenues o inexistentes, mien-tras que aquellos con valores mayores que +1 posi-blemente sean gigantes gaseosos. Valores entre −1y 1 indican una densidad atmosférica más tolerablepara la vida, aunque el 0 no representa necesaria-mente el óptimo.[141]

• CTHP (Clasificación Térmica de HabitabilidadPlanetaria): Asigna el lugar que ocupa el pla-neta en la clasificación térmica de habitabilidadplanetaria:[142]

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• Hipopsicroplaneta (hP): Muy frío, pordebajo de los −50 ℃.

• Psicroplaneta (P): Frío, entre−50 y 0℃.• Mesoplaneta (M): Con temperaturas in-termedias, entre 0 y 50 ℃.

• Termoplaneta (T): Cálido, entre 50 y 100℃.

• Hipertermoplaneta (hT): Muy cálido, porencima de 100 ℃.

• TipoE (Tipo de Estrella): Clasifica los objetos segúnel tipo de estrella a la que orbitan.

3.1.2 Lista

3.2 Teorías

La zona galáctica habitable forma un anillo entre 4 y 10 kpc delcentro de la galaxia.

Durante años, los expertos han debatido la frecuenciacon la que aparecen los análogos terrestres, surgien-do dos vertientes claramente diferenciadas: la hipótesisde la Tierra especial[60] y el principio de mediocridadcopernicano.[143] Los partidarios de la primera argumen-tan que la presencia de vida compleja en un cuerpo pla-netario es fruto de grandes coincidencias estadísticas yque, para que pueda darse, se necesita un «Júpiter» quecapture la mayor parte de los cometas y asteroides quese dirijan a los planetas interiores del sistema, un sa-télite de considerables proporciones, la ubicación en la«zona de habitabilidad galáctica» y una tectónica de pla-cas; con independencia de los otros elementos mencio-nados anteriormente.[60] Esta teoría ha sufrido impor-tantes críticas, que la consideran excesivamente restric-tiva e influida por hipótesis creacionistas.[144] En los últi-mos años, numerosos expertos han demostrado median-te cálculos y simulaciones como parte de los principios

clave de la hipótesis de la Tierra especial podrían sererróneos.[145][146][147][n. 19][n. 20]

Por el contrario, los seguidores del principio de medio-cridad en exoplanetología afirman que la vida complejaes común en el universo.[148][149] Entre sus más famo-sos defensores destaca el astrónomo Frank Drake, queen 1961 desarrolló una ecuación capaz de estimar el nú-mero de planetas habitados por seres inteligentes en lagalaxia.[150] Según sus propios cálculos, podrían existirentre mil y cien millones de civilizaciones tan solo en laVía Láctea.[151] Posteriormente, sus estimaciones se con-sideraron erróneas, propias de una época en la que los va-lores de gran parte de las incógnitas de la ecuación erantotalmente desconocidos.[n. 21][152] No obstante, el princi-pio de mediocridad sí ha demostrado ser la pauta habitualen cosmología, fruto del alto número de estrellas en la ga-laxia y de galaxias en el universo.[153]

Partiendo de los datos de la misión Kepler, los astróno-mos estimaron en noviembre de 2013 que existen 40 000millones de análogos terrestres tan solo en la Vía Lác-tea —de ellos, 11 000 millones orbitan a estrellas simila-res al Sol—.[57] Estas cifras supondrían, estadísticamen-te, que el exoplaneta habitable más cercano podría estara tan solo 12 años luz de distancia.[154][155][156] Estos da-tos no aclaran cuál de las dos posturas se aproxima más ala realidad, pero demuestran que los planetas que reúnenlas condiciones básicas de habitabilidad de la Tierra soncomunes en la galaxia.[157]

La postura de la mayor parte de los astrónomos se sitúaentre ambos extremos.[158][150][159] Se cree que el núme-ro real de civilizaciones presentes en la Vía Láctea esmuy inferior a los millones estimados por Frank Drakey que posiblemente estén muy distantes entre sí comopara permitir la comunicación entre ellas, pero conside-ran que la vida microbiana e incluso compleja debe deser común.[148][160] En el futuro, las nuevas herramientasde investigación exoplanetaria podrán arrojar cifras másajustadas a la realidad.[161][162]

4 Planetas superhabitables

Los hallazgos de los últimos años a través de las ob-servaciones del telescopio Kepler han sorprendido a losexpertos.[163] Los extremos exoplanetarios parecen si-tuarse muy por encima de los récords del sistema solar entodos los ámbitos, y los investigadores desarrollan cons-tantemente nuevos modelos para predecir la clase de pla-netas que podrían descubrirse en el futuro —por ejem-plo, planetas-océano, de carbono, etc.—.[164] En enero de2014, los astrofísicos René Heller y John Armstrong pu-blicaron los resultados de una extensa investigación enAstrobiology, donde predecían la posible existencia deplanetas «superhabitables», objetos de masa planetariasimilares a la Tierra que serían incluso más aptos parala vida que los análogos terrestres.[61][165]

8 5 TERRAFORMACIÓN

Impresión artística de un exoplaneta con unas condiciones simi-lares a las que podría presentar Kepler-442b.

El Laboratorio de Habitabilidad Planetaria —en inglés,PHL— de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo hacreado una serie de ratios adicionales al IST que estimanlas condiciones que pueden presentarse en un exoplanetaa partir de la información disponible, asignando a su vezel valor correspondiente para la Tierra.[129] El máximoIST alcanzable se corresponde con el valor 1 de nuestroplaneta y cualquier cuerpo planetario con una calificaciónsimilar sería considerado como un gemelo de la Tierra,a expensas de nuevas observaciones.[166] Sin embargo, lapropia Tierra no alcanza el óptimo en el resto de bare-mos. Por ejemplo, solo obtiene un valor de 0,72 para la«habitabilidad primaria común», definida como la «ca-pacidad para sustentar la vida vegetal», por su atmósferarelativamente escasa.[138] Tampoco alcanza la mejor pun-tuación en «distancia respecto al centro de la zona habi-table» (−0.5), ya que se encuentra desplazada hacia elconfín interno de esta región.[129][167]

Entre los exoplanetas cuya existencia ha podido ser con-firmada, hay varios que superan a la Tierra en algunos deestos apartados.[129] Por ejemplo, Kepler-442b se sitúamás próximo al centro de la zona habitable de su estre-lla que la Tierra y se estima que la densidad atmosféricacorrespondiente a un cuerpo de sus características seríamás adecuada para la vida.[129] No obstante, su tempera-tura media lo convierte en un psicroplaneta, posiblemen-te demasiado frío como para superar las condiciones dehabitabilidad de la Tierra a no ser que su composiciónatmosférica haga que sea más cálido de lo previsto.[168]

Otros factores en los que la habitabilidad de la Tierrapuede verse superada son el tipo estelar, el campo mag-nético, la profundidad media de sus océanos y la tectó-nica de placas.[165] Las estrellas tipo K, también cono-cidas como enanas naranjas, son menos luminosas quelas de tipo G como el Sol, pero su ciclo vital es noto-riamente superior.[169] Además, tienen la suficiente masacomo para superar los problemas de cara a la habitabi-lidad que presentan las enanas rojas, por lo que podríanser más adecuadas para sustentar vida que los análogossolares.[165] En cuanto a la tectónica de placas, los mode-los de Heller y Armstrong predicen que los cuerpos conmasas próximas a 2 M⊕ pueden desempeñar mejor es-ta actividad geológica.[170] Además, al ser más masivos,

es probable que tengan un campo magnético mayor queles ofrezca una mejor protección frente al viento estelar yque su atmósfera sea más densa que la terrestre sin alcan-zar los extremos de Venus.[61] Por último, la profundidadmedia de los océanos de la Tierra no favorece la presenciade vidamarina, más abundante y diversa en regiones pocoprofundas. Planetas con unos océanos de menor profun-didad podrían ser más aptos para la vida.[61]

A raíz de estas hipótesis, Heller y Armstrong proponen eluso de un término, «mundos superhabitables», para de-finir a aquellos planetas que presentan unas condicionespara la vida mejores que las de la Tierra.[165] Se estimaque su apariencia y características serían semejantes a lasde un análogo a la Tierra, pero su IST no alcanzaría valo-res extremadamente próximos a 1 como consecuencia desus sutiles diferencias, aunque sí relativamente cercanos.Por el momento, no se ha descubierto ningún exoplanetaconfirmado o candidato capaz de reunir todas las carac-terísticas propias de un mundo superhabitable.[61]

5 Terraformación

Representación artística de Marte terraformado.

La terraformación de un planeta, satélite u otro cuerpoceleste, es un proceso hipotético de modificación deli-berada de la atmósfera, temperatura y topografía super-ficial; para adaptarlo a las exigencias de la vida en laTierra.[171]

La terraformación permitiría a la humanidad colonizar agran escala un planeta salvando las grandes distancias delespacio interestelar. Expertos de todo el mundo han desa-rrollado técnicas teóricas para acometer este proceso enlos candidatos más cercanos, Marte y Venus.[172] Con lasmodificaciones necesarias, Venus podría llegar a conver-tirse en un análogo a la Tierra tras un proceso considera-blemente más largo y costoso que el marciano.[173]Marte,

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con una masa muy por debajo de la terrestre, no podríaalcanzar este estado y cualquier proceso de esa índole se-ría temporal. Eventualmente perdería su atmósfera comoconsecuencia de su menor gravedad y magnetosfera.[174]

Es posible que en sistemas estelares cercanos existan pla-netas no aptos para la vida que requieran muy pocos cam-bios para ser habitables, resultando en un proceso máseconómico y asequible con grandes posibilidades parala humanidad. En cualquier caso, la tecnología actual nopermite realizar tales modificaciones en las condicionesde un planeta a la escala necesaria y posiblemente sea unproceso fuera del alcance del ser humano hasta dentro devarias décadas e incluso siglos.[175]

6 Un nuevo hogar

El siguiente paso lógico tras detectar, confirmar y analizardebidamente las condiciones de un análogo a la Tierra,sería enviar sondas espaciales para estudiarlo en profun-didad y obtener imágenes superficiales y, posteriormen-te, proyectar misiones tripuladas. Incluso si el gemelo dela Tierra más próximo se encontrase a pocas decenas deaños luz, el viaje sería imposible de acometer con los me-dios disponibles en la actualidad. La nave más rápida en-viada por el ser humano al espacio, la Voyager 1, viaja a1/18 000 de la velocidad de la luz.[176] A esa velocidad,tardaría 76 000 años en llegar a Próxima Centauri, la es-trella más cercana (4,23 años luz).[177] Con la tecnologíaactual, sería posible desarrollar en pocos años una navede propulsión nuclear de pulso que redujese el tiempo derecorrido a menos de un siglo, pero para llegar a los exo-planetas habitables más próximos se necesitarían cientoso incluso miles de años.[177]

Concepción artística del Proyecto Orión de la NASA.

Un viaje de tal duración tendría graves problemas pa-ra la tripulación como la exposición prolongada a laingravidez,[178] además de superar con creces el tiem-po de vida de la tripulación. Sería necesario recurrir anaves generacionales,[179] animación suspendida,[180] o a

embriones congelados incubados en la propia nave.[181]Tales medios requerirían importantes avances científicos.Otra alternativa sería desarrollar nuevos motores que re-dujesen sustancialmente el tiempo de viaje. Los cohetesde fusión podrían alcanzar hasta un 10 % de la veloci-dad de la luz, frente al 3 % ofrecido por la propulsiónnuclear de pulso.[182] Los ramjets interestelares y, espe-cialmente, los cohetes de antimateria alcanzarían veloci-dades cercanas a las de la luz, donde la dilatación tem-poral reduciría considerablemente el tiempo de viaje pa-ra los tripulantes.[183] Las naves de empuje por curvaturapodrían alcanzar velocidades superlumínicas deformandoel espacio-tiempo para «acercar» el punto de destino.[184]Los científicos están trabajando actualmente con tecno-logía de fusión nuclear en el proyecto ITER, pero su usocotidiano está lejos de lograrse, y más aún su utilizaciónen motores espaciales.[185] El resto de alternativas puedenno ser viables hasta dentro de varios siglos o milenios, sialguna vez llegan a serlo.[186][187][188]

El documental Evacuar la Tierra, emitido por NationalGeographic en diciembre de 2012, propone el uso deuna nave generacional gigante construida en el espacioe impulsada por propulsión nuclear de pulso.[189] La naverotaría sobre sí misma creando una sensación de grave-dad que podría reducir el impacto de largos periodos deingravidez.[190] Es posible que la combinación de variosde los elementos descritos anteriormente sea la solucióna este tipo de viajes.[191]

Las colonias humanas diseminadas por la Vía Láctea seencontrarían prácticamente incomunicadas con la Tie-rra, ya que cualquier mensaje enviado o recibido tardaríaaños, décadas y hasta siglos en recorrer las enormes dis-tancias espaciales. Deberían ser totalmente autónomas yestar preparadas para asumir cualquier contingencia sinrecibir ayuda externa.[192]

El físico Stephen Hawking ha expresado la opinión deque las colonias en análogos a la Tierra garantizaríanla supervivencia del ser humano más allá del próximomilenio.[193]

7 Véase también•

• Portal:Astronomía. Contenido relacionado conAstronomía.

• Exoplaneta

• Habitabilidad planetaria

• Planeta Ricitos de Oro

• Planeta superhabitable

• Clasificación térmica de habitabilidad planetaria

• Mesoplaneta (temperatura)

10 9 REFERENCIAS

• Zona habitable

• Habitabilidad en sistemas de enanas rojas

• Habitabilidad en sistemas de enanas naranjas

• Habitabilidad en sistemas de enanas amarillas

• Anexo:Exoplanetas confirmados potencialmentehabitables

• Anexo:Planetas extrasolares potencialmente habita-bles

• Anexo:Posibles planetas extrasolares terrestres máscercanos a la Tierra

8 Notas[1] Comúnmente, se conoce a los cuerpos que orbitan a su

estrella en esta zona como planetas «Ricitos de Oro». Paraser un análogo terrestre, un planeta «Ricitos de Oro» debereunir el resto de características de este tipo de planetas,como tamaño, composición atmosférica, etc.[5]

[2] Es decir, la que correspondería a la Tierra si orbitase a suestrella anfitriona a la misma distancia.

[3] El IST otorgamás peso a la temperaturamedia que al restode atributos.

[4] Incluso si su densidad es similar o superior a la terrestre,indicando que no se trata de un minineptuno.

[5] Como el hidrógeno y el helio.

[6] Kepler-62e cuenta con un radio de 1,61 R⊕ y Kepler-62f,de 1,41 R⊕; ambos tienen masas muy por debajo del lí-mite marcado por el equipo de Dressing para los gigantesgaseosos.[36]

[7] Como el dióxido de carbono, el metano y hasta el vaporde agua.

[8] Sin embargo, su mayor luminosidad hace que la zona dehabitabilidad de estas estrellas sea mucho más amplia queen las demás.

[9] Especialmente en los sistemas con estrellas de tipo M.

[10] Se estima que suponen un 70 % del total en galaxias espi-rales y un 90 % en galaxias elípticas, posiblemente un 73% en la Vía Láctea.[68][69]

[11] Es decir, todos salvo el hidrógeno y el helio.

[12] La zona galáctica habitable es uno de los factores que estosautores estudian en su obra Rare Earth: Why Complex LifeIs Uncommon in the Universe para justificar la escasez devida inteligente en el universo.[60]

[13] Capas atmosféricas considerablemente más frías que lasinferiores y superiores.

[14] La existencia de GL 581 d y g no ha sido confirmada.[93]

[15] El próximo tránsito de KOI-4878.01 tendrá lugar el 10 deoctubre de 2016.[126]

[16] Algunos datos como la temperatura superficial y la distan-cia proceden de la conversión de los valores que figuranen el catálogo exoplanetario del PHL de la UPRA a estasunidades.

[17] Los datos proceden de la actualización del catálogo exo-planetario de la NASA del 23 de julio de 2015.

[18] Dejando el cursor sobre los encabezados de cada columna,describe el atributo. Para una explicación más detallada,consultar el anexo.

[19] En 2008, en Horner & Jones demostraron mediante simu-laciones informáticas que el efecto gravitacional de Júpi-ter posiblemente ha causado más impactos en la Tierra delos que ha prevenido.[145]

[20] Hay fuertes evidencias que indican la existencia de placastectónicas en Marte en el pasado, a pesar de que no poseeun satélite natural de considerables dimensiones que ejerzauna importante fuerza de marea sobre el planeta.[146]

[21] El mismo Frank Drake, al igual que Carl Sagan, se retrac-taron posteriormente de sus elevadas estimaciones inicia-les.

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• Archivo:Kepler22b-artwork.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Kepler22b-artwork.jpg Licen-cia: Public domain Colaboradores: http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/images/kepler-22b.html Artista original:NASA/Ames/JPL-Caltech

• Archivo:Magnetosphere_rendition.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Magnetosphere_rendition.jpgLicencia: Public domain Colaboradores: http://sec.gsfc.nasa.gov/popscise.jpg Artista original: NASA

• Archivo:Milky_Way_galactic_habitable_zone.gif Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Milky_Way_galactic_habitable_zone.gif Licencia: Public domain Colaboradores: http://www.news.wisc.edu/newsphotos/milkyway.html Artistaoriginal: NASA/Caltech

• Archivo:Morgan-Keenan_spectral_classification.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Morgan-Keenan_spectral_classification.png Licencia: CC-BY-SA-3.0 Colaboradores: ? Artista original: ?

• Archivo:NASA-project-orion-artist.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/NASA-project-orion-artist.jpg Licencia: Public domain Colaboradores: http://mix.msfc.nasa.gov/abstracts.php?p=704 Artista original: NASA

• Archivo:Planet_Kepler-22b.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Kepler22b-artwork.jpg Licen-cia: Public domain Colaboradores: http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/images/kepler-22b.html Artista original:NASA/Ames/JPL-Caltech

• Archivo:PlanetaAM(2).jpgFuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/PlanetaAM%282%29.jpg Licencia:CCBY-SA 4.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Ph03nix1986

• Archivo:PlanetaSH(4).jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/PlanetaSH%284%29.jpg Licencia: CC BY-SA 4.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Ph03nix1986

• Archivo:Terraformedmars.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/Terraformedmars.jpg Licencia: Publicdomain Colaboradores: ? Artista original: ?

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