Representación artística de los continentes elevados en una super-Tierra. Kepler / NASA

Fuera de nuestro Sistema Solar encontramos planetas que no se parecen en nada a los que orbitan al Sol, ardientes bolas de gas mucho más grandes de nuestro Júpiter que se encuentran demasiado cerca de sus estrellas o enormes mundos rocosos mayores que nuestro hogar cósmico.

Análisis previos señalaban es estos planetas podrían ser en realidad mundos que estarían completamente cubiertos de agua, pero un nuevo estudio nos ofrece una visión diferente, estos grandes planetas podrían ser súper-Tierras en los que los continentes se habrían alzado sobre sus océanos capaces de albergar vida extraterrestre.

Las probabilidades de que las súper-Tierras disfruten de climas más estables, en comparación con los mundos de agua, son mucho mayores. En el nuevo estudio, los investigadores usaron la Tierra como un punto de partida para modelar como otras súper-Tierras podrían almacenar agua en la superficie y bajo ella, en el interior del manto.

Habitualmente, los investigadores piensan que las súper-Tierras deben ser mundos cubiertos de agua debido a que su fuerte gravedad crea una geografía relativamente plana, por lo que, de existir agua en estado liquido en su superficie, también poseerían profundos océanos. Pero el nuevo estudio encontró que las súper-Tierras con una tectónica activa podrían permitir la aparición de continentes si la masa del agua, en comparación con la del planeta, no supera el 0, 2 % de la masa planetaria total.

Así, Nicolas Cowan, científico planetario de la Universidad Northwestern y uno de los autores del estudio, piensa que un planeta de estas características podría llegar a ser 10 veces más húmedo que nuestro planeta y aun podrían haberse elevado los continentes.

Cowan y Abbot Dorian, científico climático de la Universidad de Chicago, construyeron un modelo utilizando la Tierra como un punto de partida para definir como se distribuye el agua en la superficie del planeta y como se habría alcanzado un equilibrio entre el agua presente en la superficie con la existente en el manto, permitiendo a los investigadores calcular si una súper-Tierra es probablemente un mundo acuático o no.

El movimiento de las placas tectónicas terrestres crea un ciclo hidrológico entre el agua de los océanos y la del manto. El agua del océano entra en las profundidades de la Tierra cuando las rocas se deslizan hacia el manto por los bordes de las placas tectónicas.

"La Tierra es el único planeta conocido con una tectónica de placas, un ciclo de aguas profundas, etc... así que es un buen lugar para empezar ", comento Cowan. "Por otro lado, si resulta que el ciclo del agua profunda de la Tierra no alcanza un estado de equilibrio, entonces nuestras conclusiones están lejos de la realidad."

Comparativa de la Tierra, a la izquierda, y una súper-Tierra, a la derecha, cubierta por un gran océano global. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Este ciclo permite que el agua presente en el manto vuelva a la superficie a través de la actividad volcánica que divide la corteza del planeta en las dorsales oceánicas. La pérdida de la corteza provoca una disminución de la presión que lleva la roca del manto subyacente a fundirse y perder los elementos volátiles, como el agua.

Aunque un giro adicional a esta visión es que las súper-Tierras, con su gravedad más fuerte, podrían tener una mayor presión en el fondo marino que evitaría la pérdida de la capa de agua, por lo que habría una mayor cantidad de agua presente en el manto.

Hay otras incertidumbres que podrían provocar la existencia de una gran diferencia en la exactitud del modelo para predecir la probabilidad de la presencia de continentes secos en las súper-Tierras. Una de las incógnitas es la cantidad de agua escondida en el manto de nuestra propia Tierra. Cowan y Abbot citan estimaciones que muestran que el manto podría almacenar tanta agua como la presente en los océanos terrestres, o incluso el doble.

Otro de los factores que influirían en este estudio es el descubrir si las supertierras tienen o no procesos tectónicos activos. De esta forma, cualquier variación en estos factores cambiaria el resultado.

Cowan y Abbot han tratado de compensar las incógnitas ofreciendo las conclusiones más conservadoras que ha ofrecido su modelo matemático. Incluso esas conclusiones sugieren que las súper-Tierras no tienen por qué ser mundos de agua.

Cowan admitió que si alguno de los parámetros de su modelo está demasiado alejado de la realidad, entonces el resultado puede estar completamente equivocado, aunque también señalo que: "No importa como lo mires, la frontera del mundo de agua no será tan contundente como se pensaba anteriormente".

Por desgracia, el debate sobre las súper-Tierras continuará hasta que seamos capaces de crear una misión espacial que sea capaz de mostrarnos cuánta agua existe en estos planetas.

"Por lo menos, se necesitaría un telescopio espacial con un espejo de un par de metros de ancho, junto a una sombrilla estelar a unas decenas de miles de kilómetros de distancia", explicó Cowan. En la actualidad la NASA ya está pensando en esta idea, pero no es una prioridad en sus futuros proyectos.

Un telescopio espacial que podría encajar el proyecto sería el Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) de la NASA, un proyecto destinado a situar un telescopio de 2, 4 metros con un instrumento capaz de capturar imágenes directas de exoplanetas. Pero esta misión, de 1.600 millones de dólares, sigue únicamente en la mesa de diseño hasta que la agencia norteamericana sea capaz de encajarla en sus presupuestos, aunque Cowan espera que el WFIRST pueda ver la luz a mediados de la década de 2020 ó 2030. Si es así, eso haría que los investigadores se encontrasen un paso más cerca de comprender si realmente las súper-Tierras se parecen a nuestro propio mundo.

El trabajo se detalla en un artículo en http://arxiv.org/abs/1401.0720, fue publicado en la edición de enero de la revista The Astrophysical Journal.