Una supertierra es un tipo de exoplaneta con una masa superior a la de la Tierra , pero sustancialmente inferior a la de los gigantes de hielo del Sistema Solar , Urano y Neptuno , que son 14,5 y 17 veces la de la Tierra, respectivamente. [1] El término "supertierra" se refiere únicamente a la masa del planeta, por lo que no implica nada sobre las condiciones de la superficie o la habitabilidad . El término alternativo "enanos gaseosos" puede ser más preciso para aquellos en el extremo superior de la escala de masas, aunque " mini-Neptunos " es un término más común.
En general, las supertierras se definen por sus masas . El término no implica temperaturas, composiciones, propiedades orbitales, habitabilidad o entornos. Si bien las fuentes generalmente coinciden en un límite superior de 10 masas terrestres [1] [3] [4] (~69% de la masa de Urano , que es el planeta gigante del Sistema Solar con la menor masa), el límite inferior varía de 1 [1] o 1,9 [4] a 5, [3] con varias otras definiciones que aparecen en los medios populares. [5] [6] [7] Los astrónomos también usan el término "supertierra" para referirse a planetas más grandes que los planetas similares a la Tierra (de 0,8 a 1,2 radios terrestres), pero más pequeños que los mini-Neptunos (de 2 a 4 radios terrestres). [8] [9] Esta definición fue realizada por el personal del telescopio espacial Kepler . [10] Algunos autores sugieren además que el término Supertierra podría limitarse a planetas rocosos sin una atmósfera significativa, o planetas que no solo tienen atmósferas sino también superficies sólidas u océanos con un límite definido entre líquido y atmósfera, que los cuatro planetas gigantes del Sistema Solar no tienen. [11] Los planetas con más de 10 masas terrestres se denominan planetas sólidos masivos , [12] mega-Tierras , [13] [14] o planetas gigantes gaseosos , [15] dependiendo de si son principalmente roca y hielo o principalmente gas.
Las primeras supertierras fueron descubiertas por Aleksander Wolszczan y Dale Frail alrededor del púlsar PSR B1257+12 en 1992. Los dos planetas exteriores ( Poltergeist y Phobetor ) del sistema tienen masas aproximadamente cuatro veces la de la Tierra, demasiado pequeñas para ser gigantes gaseosos.
La primera supertierra que orbita una estrella de la secuencia principal fue descubierta por un equipo dirigido por Eugenio Rivera en 2005. Orbita alrededor de Gliese 876 y recibió la designación Gliese 876 d (en ese sistema se habían descubierto previamente dos gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter). Tiene una masa estimada de 7,5 masas terrestres y un período orbital muy corto de unos 2 días. Debido a la proximidad de Gliese 876 d a su estrella anfitriona (una enana roja ), puede tener una temperatura superficial de 430–650 kelvin [16] y ser demasiado caliente para albergar agua líquida. [17]
En abril de 2007, un equipo dirigido por Stéphane Udry con base en Suiza anunció el descubrimiento de dos nuevas supertierras dentro del sistema planetario Gliese 581 , [18] ambas en el borde de la zona habitable alrededor de la estrella donde podría haber agua líquida en la superficie. Con Gliese 581c con una masa de al menos 5 masas terrestres y una distancia de Gliese 581 de 0,073 unidades astronómicas (6,8 millones de mi, 11 millones de km), está en el borde "cálido" de la zona habitable alrededor de Gliese 581 con una temperatura media estimada (sin considerar los efectos de una atmósfera) de −3 grados Celsius con un albedo comparable a Venus y 40 grados Celsius con un albedo comparable a la Tierra. Investigaciones posteriores sugirieron que Gliese 581c probablemente había sufrido un efecto invernadero descontrolado como Venus.
En 2006 se descubrieron otras dos posibles supertierras: OGLE-2005-BLG-390Lb, con una masa de 5,5 masas terrestres, que se encontró mediante microlente gravitacional , y HD 69830 b , con una masa de 10 masas terrestres. [1]
La supertierra más pequeña descubierta hasta 2008 fue MOA-2007-BLG-192Lb . El astrofísico David P. Bennett anunció el planeta para la colaboración internacional MOA el 2 de junio de 2008. [19] [20] Este planeta tiene aproximadamente 3,3 masas terrestres y orbita una enana marrón . Fue detectado mediante microlente gravitacional.
En junio de 2008, investigadores europeos anunciaron el descubrimiento de tres supertierras alrededor de la estrella HD 40307 , una estrella que es sólo ligeramente menos masiva que el Sol . Los planetas tienen al menos las siguientes masas mínimas: 4,2, 6,7 y 9,4 veces la de la Tierra. Los planetas fueron detectados por el método de velocidad radial por el HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) en Chile . [21]
Además, el mismo equipo de investigación europeo anunció la existencia de un planeta con una masa 7,5 veces mayor que la de la Tierra que orbita alrededor de la estrella HD 181433. Esta estrella también tiene un planeta similar a Júpiter que orbita alrededor de ella cada tres años. [22]
El planeta COROT-7b , con una masa estimada en 4,8 masas terrestres y un período orbital de sólo 0,853 días, fue anunciado el 3 de febrero de 2009. La estimación de densidad obtenida para COROT-7b apunta a una composición que incluye minerales de silicato rocoso similar a la de los cuatro planetas interiores del Sistema Solar, un descubrimiento nuevo y significativo. [23] COROT-7b, descubierto justo después de HD 7924 b , es la primera supertierra descubierta que orbita una estrella de secuencia principal de clase G o mayor. [24]
El descubrimiento de Gliese 581e , con una masa mínima de 1,9 masas terrestres, se anunció el 21 de abril de 2009. En aquel momento era el planeta extrasolar más pequeño descubierto alrededor de una estrella normal y el más cercano en masa a la Tierra. Al estar a una distancia orbital de tan solo 0,03 UA y orbitar su estrella en tan solo 3,15 días, no se encuentra en la zona habitable [25] y puede tener 100 veces más calentamiento por marea que el satélite volcánico de Júpiter, Ío [26] .
En diciembre de 2009 se descubrió un planeta, GJ 1214 b , 2,7 veces más grande que la Tierra y orbita alrededor de una estrella mucho más pequeña y menos luminosa que el Sol. "Es probable que este planeta contenga agua líquida", afirmó David Charbonneau, profesor de astronomía de Harvard y autor principal de un artículo sobre el descubrimiento. [27] Sin embargo, los modelos interiores de este planeta sugieren que, en la mayoría de las condiciones, no tiene agua líquida. [28]
En noviembre de 2009 se habían descubierto un total de 30 supertierras, 24 de las cuales fueron observadas por primera vez por HARPS. [29]
Descubierto el 5 de enero de 2010, un planeta HD 156668 b con una masa mínima de 4,15 masas terrestres , es el planeta menos masivo detectado por el método de velocidad radial . [30] El único planeta confirmado con velocidad radial más pequeño que este planeta es Gliese 581e con 1,9 masas terrestres (ver arriba). El 24 de agosto, astrónomos que utilizan el instrumento HARPS de ESO anunciaron el descubrimiento de un sistema planetario con hasta siete planetas orbitando una estrella similar al Sol, HD 10180 , uno de los cuales, aunque aún no está confirmado, tiene una masa mínima estimada de 1,35 ± 0,23 veces la de la Tierra, que sería la masa más baja de cualquier exoplaneta encontrado hasta la fecha orbitando una estrella de secuencia principal. [31] Aunque no está confirmado, existe un 98,6% de probabilidad de que este planeta exista. [32]
La National Science Foundation anunció el 29 de septiembre el descubrimiento de una cuarta supertierra ( Gliese 581g ) orbitando dentro del sistema planetario Gliese 581. El planeta tiene una masa mínima de 3,1 veces la de la Tierra y una órbita casi circular a 0,146 UA con un período de 36,6 días, lo que lo coloca en medio de la zona habitable donde podría existir agua líquida y a medio camino entre los planetas c y d. Fue descubierto utilizando el método de velocidad radial por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz y la Institución Carnegie de Washington. [33] [34] [35] Sin embargo, la existencia de Gliese 581 g ha sido cuestionada por otro equipo de astrónomos, y actualmente figura como no confirmado en The Extrasolar Planets Encyclopaedia . [36]
El 2 de febrero, el equipo de la misión del Observatorio Espacial Kepler publicó una lista de 1235 candidatos a planetas extrasolares , incluidos 68 candidatos de aproximadamente "tamaño de la Tierra" (Rp < 1,25 Re) y 288 candidatos de "tamaño súper-Tierra" (1,25 Re < Rp < 2 Re). [37] [38] Además, se detectaron 54 candidatos a planetas en la " zona habitable ". Seis candidatos en esta zona tenían menos del doble del tamaño de la Tierra [a saber: KOI 326.01 (Rp=0.85), KOI 701.03 (Rp=1.73), KOI 268.01 (Rp=1.75), KOI 1026.01 (Rp=1.77), KOI 854.01 (Rp=1.91), KOI 70.03 (Rp=1.96) – Tabla 6] [37] Un estudio más reciente encontró que uno de estos candidatos (KOI 326.01) es de hecho mucho más grande y más caliente de lo que se informó inicialmente. [39] Basándose en los últimos hallazgos de Kepler, el astrónomo Seth Shostak estima que "a menos de mil años luz de la Tierra" hay "al menos 30.000 de estos mundos habitables". [40] También basándose en los hallazgos, el equipo Kepler ha estimado que hay "al menos 50 mil millones de planetas en la Vía Láctea", de los cuales "al menos 500 millones" están en la zona habitable. [41]
El 17 de agosto, se descubrió una supertierra potencialmente habitable, HD 85512 b, utilizando el sistema HARPS, así como un sistema de tres supertierras, 82 G. Eridani . [42] En HD 85512 b, sería habitable si exhibe más del 50% de cobertura de nubes. [43] [44] Luego, menos de un mes después, se anunció una inundación de 41 nuevos exoplanetas, incluidas 10 supertierras. [45]
El 5 de diciembre de 2011, el telescopio espacial Kepler descubrió su primer planeta dentro de la zona habitable o "región Ricitos de Oro" de su estrella similar al Sol. Kepler-22b tiene un radio 2,4 veces mayor que el de la Tierra y ocupa una órbita un 15% más cercana a su estrella que la de la Tierra al Sol. Sin embargo, esto se compensa porque la estrella, con un tipo espectral G5V , es ligeramente más tenue que el Sol (G2V). Por lo tanto, las temperaturas superficiales aún permitirían la presencia de agua líquida en su superficie.
El 5 de diciembre de 2011, el equipo de Kepler anunció que había descubierto 2.326 candidatos planetarios, de los cuales 207 son similares en tamaño a la Tierra, 680 son del tamaño de una supertierra, 1.181 son del tamaño de Neptuno, 203 son del tamaño de Júpiter y 55 son más grandes que Júpiter. En comparación con las cifras de febrero de 2011, el número de planetas del tamaño de la Tierra y del tamaño de una supertierra aumentó en un 200% y un 140% respectivamente. Además, se encontraron 48 candidatos a planetas en las zonas habitables de las estrellas estudiadas, lo que marca una disminución con respecto a la cifra de febrero; esto se debió a los criterios más estrictos utilizados en los datos de diciembre.
En 2011 se calculó una densidad de 55 Cancri e , que resultó ser similar a la de la Tierra. Con un tamaño de aproximadamente 2 radios terrestres, fue el planeta más grande hasta 2014, año en el que se determinó que carecía de una atmósfera significativa de hidrógeno. [47] [48]
El 20 de diciembre de 2011, el equipo Kepler anunció el descubrimiento de los primeros exoplanetas del tamaño de la Tierra, Kepler-20e y Kepler-20f, que orbitan una estrella similar al Sol, Kepler-20 .
El planeta Gliese 667 Cb (GJ 667 Cb) fue anunciado por HARPS el 19 de octubre de 2009, junto con otros 29 planetas, mientras que Gliese 667 Cc (GJ 667 Cc) fue incluido en un artículo publicado el 21 de noviembre de 2011. Datos más detallados sobre Gliese 667 Cc se publicaron a principios de febrero de 2012.
En septiembre de 2012, se anunció el descubrimiento de dos planetas orbitando Gliese 163 [49] . [50] [51] Uno de los planetas, Gliese 163 c , de aproximadamente 6,9 veces la masa de la Tierra y algo más caliente, se consideraba dentro de la zona habitable . [50] [51]
El 7 de enero de 2013, astrónomos del observatorio espacial Kepler anunciaron el descubrimiento de Kepler-69c (anteriormente KOI-172.02 ), un candidato a exoplaneta similar a la Tierra (1,5 veces el radio de la Tierra) que orbita una estrella similar al Sol en la zona habitable y posiblemente un "candidato principal para albergar vida extraterrestre ". [52]
En abril de 2013, utilizando observaciones del equipo de la misión Kepler de la NASA dirigido por William Borucki , del Centro de Investigación Ames de la agencia, se encontraron cinco planetas orbitando en la zona habitable de una estrella similar al Sol, Kepler-62 , a 1.200 años luz de la Tierra. Estas nuevas supertierras tienen radios de 1,3, 1,4, 1,6 y 1,9 veces el de la Tierra. El modelado teórico de dos de estas supertierras, Kepler-62e y Kepler-62f , sugiere que ambas podrían ser sólidas, ya sea rocosas o rocosas con agua congelada. [53]
El 25 de junio de 2013, se descubrieron tres planetas "supertierra" orbitando una estrella cercana a una distancia en la que, en teoría, podría existir vida, según un recuento récord anunciado el martes por el Observatorio Europeo Austral. Forman parte de un cúmulo de hasta siete planetas que orbitan Gliese 667C , una de las tres estrellas ubicadas a una distancia relativamente cercana de 22 años luz de la Tierra en la constelación de Escorpio, dijo. Los planetas orbitan Gliese 667C en la llamada Zona Ricitos de Oro, una distancia de la estrella a la que la temperatura es la adecuada para que el agua exista en forma líquida en lugar de ser eliminada por la radiación estelar o atrapada permanentemente en el hielo. [ cita requerida ]
En mayo de 2014, se determinó que el previamente descubierto Kepler-10c tenía una masa comparable a la de Neptuno (17 masas terrestres). Con un radio de 2,35 R 🜨 , actualmente es el planeta más grande conocido que probablemente tenga una composición predominantemente rocosa. [54] Con 17 masas terrestres, está muy por encima del límite superior de 10 masas terrestres que se usa comúnmente para el término "supertierra", por lo que se ha propuesto el término megatierra . [14] Sin embargo, en julio de 2017, un análisis más cuidadoso de los datos de HARPS-N y HIRES mostró que Kepler-10c era mucho menos masivo de lo que se pensaba originalmente, en cambio alrededor de 7,37 (6,18 a 8,69) M E con una densidad media de 3,14 g/cm 3 . En lugar de una composición principalmente rocosa, la masa determinada con mayor precisión de Kepler-10c sugiere un mundo hecho casi en su totalidad de volátiles, principalmente agua. [55]
El 6 de enero de 2015, la NASA anunció el descubrimiento del exoplaneta número 1000 con el telescopio espacial Kepler. Tres de los exoplanetas recientemente confirmados orbitan dentro de zonas habitables de sus estrellas relacionadas : dos de los tres, Kepler-438b y Kepler-442b , tienen un tamaño cercano a la Tierra y probablemente sean rocosos; el tercero, Kepler-440b , es una supertierra. [56]
El 30 de julio de 2015, Astronomy & Astrophysics dijo que había encontrado un sistema planetario con tres supertierras orbitando una estrella enana brillante. El sistema de cuatro planetas, llamado HD 219134 , había sido descubierto a 21 años luz de la Tierra en el hemisferio norte con forma de M de la constelación de Casiopea , pero no está en la zona habitable de su estrella. El planeta con la órbita más corta es HD 219134 b , y es el exoplaneta rocoso y en tránsito más cercano conocido a la Tierra. [57] [58] [59]
En febrero de 2016, se anunció que el telescopio espacial Hubble de la NASA había detectado hidrógeno y helio (y sugerencias de cianuro de hidrógeno ), pero no vapor de agua , en la atmósfera de 55 Cancri e , la primera vez que se analizaba con éxito la atmósfera de un exoplaneta súper-Tierra . [60]
En agosto de 2016, los astrónomos anunciaron la detección de Proxima b , un exoplaneta del tamaño de la Tierra que se encuentra en la zona habitable de la estrella enana roja Proxima Centauri , la estrella más cercana al Sol . [61] Debido a su cercanía a la Tierra , Proxima b puede ser un destino de paso para una flota de naves espaciales interestelares StarChip que actualmente está siendo desarrollada por el proyecto Breakthrough Starshot . [61]
En febrero de 2018, se informó sobre K2-141b, un planeta rocoso de período ultracorto (USP) con un período de 0,28 días que orbita la estrella anfitriona K2-141 (EPIC 246393474). [62] Se descubre otra Supertierra, K2-155d . [63]
En julio de 2018, se anunció el descubrimiento de 40 Eridani b. [64] A 16 años luz, es la supertierra más cercana conocida y su estrella es la segunda más brillante que alberga una supertierra. [65] [64]
En julio de 2019 se anunció el descubrimiento de GJ 357 d . A 31 años luz del Sistema Solar, el planeta se encuentra a al menos 6,1 M E .
En 2021 se descubrió el exoplaneta G 9-40 b .
En 2022 se informó del descubrimiento de una supertierra alrededor de la estrella enana roja Ross 508. Parte de la órbita elíptica del planeta lo lleva dentro de la zona habitable . [66]
El 31 de enero de 2024, la NASA informó del descubrimiento de una supertierra llamada TOI-715 b ubicada en la zona habitable de una estrella enana roja a unos 137 años luz de distancia. [67] [68]
El Sistema Solar no contiene supertierras conocidas, porque la Tierra es el planeta terrestre más grande del Sistema Solar, y todos los planetas más grandes tienen al menos 14 veces la masa de la Tierra y envolturas gaseosas gruesas sin superficies rocosas o acuosas bien definidas; es decir, son gigantes gaseosos o gigantes de hielo , no planetas terrestres. En enero de 2016, se propuso la existencia de un hipotético noveno planeta supertierra en el Sistema Solar, conocido como Planeta Nueve , como explicación del comportamiento orbital de seis objetos transneptunianos , pero se especula que también es un gigante de hielo como Urano o Neptuno. [69] [70] Un modelo refinado en 2019 lo limita a alrededor de cinco masas terrestres; [71] los planetas de esta masa son probablemente mini-Neptunos. [72]
El hecho de que apenas haya asteroides o planetesimales dentro de la órbita de Mercurio llevó a algunos astrónomos a creer que una súper-Tierra podría haberse formado en la proximidad del Sol, despejado su vecindario y rápidamente sido perturbada por el Sol. [73]
Debido a la mayor masa de las supertierras, sus características físicas pueden diferir de las de la Tierra; los modelos teóricos para las supertierras proporcionan cuatro posibles composiciones principales según su densidad: se infiere que las supertierras de baja densidad están compuestas principalmente de hidrógeno y helio ( mini-Neptunos ); se infiere que las supertierras de densidad intermedia tienen agua como componente principal ( planetas oceánicos ), o tienen un núcleo más denso envuelto con una envoltura gaseosa extendida ( planetas enanos gaseosos o sub-Neptuno). Se cree que una supertierra de alta densidad es rocosa y/o metálica, como la Tierra y los otros planetas terrestres del Sistema Solar. El interior de una supertierra podría ser indiferenciado, parcialmente diferenciado o completamente diferenciado en capas de diferente composición. Los investigadores del Departamento de Astronomía de Harvard han desarrollado herramientas en línea fáciles de usar para caracterizar la composición en masa de las supertierras. [75] [76] Un estudio sobre Gliese 876 d realizado por un equipo alrededor de Diana Valencia [1] reveló que sería posible inferir a partir de un radio medido por el método de tránsito para detectar planetas y la masa del planeta relevante cuál es la composición estructural. Para Gliese 876 d, los cálculos varían desde 9.200 km (1,4 radios terrestres) para un planeta rocoso y un núcleo de hierro muy grande hasta 12.500 km (2,0 radios terrestres) para un planeta acuoso y helado. Dentro de este rango de radios, la súper-Tierra Gliese 876 d tendría una gravedad superficial entre 1,9 g y 3,3 g (19 y 32 m/s 2 ). Sin embargo, no se sabe que este planeta transite su estrella anfitriona.
El límite entre planetas rocosos y planetas con una envoltura gaseosa espesa se calcula con modelos teóricos. Calculando el efecto de la fase de saturación activa XUV de las estrellas de tipo G sobre la pérdida de las envolturas de hidrógeno capturadas por nebulosas primitivas en planetas extrasolares, se obtiene que los planetas con una masa central de más de 1,5 masas terrestres (1,15 radios terrestres máximos), muy probablemente no puedan librarse de sus envolturas de hidrógeno capturadas por nebulosas durante toda su vida. [77] Otros cálculos indican que el límite entre supertierras rocosas sin envoltura y subneptunos está alrededor de 1,75 radios terrestres, ya que 2 radios terrestres sería el límite superior para ser rocoso (un planeta con 2 radios terrestres y 5 masas terrestres con una composición de núcleo media similar a la de la Tierra implicaría que 1/200 de su masa estaría en una envoltura H/He, con una presión atmosférica cercana a 2,0 GPa o 20 000 bares). [78] El que la envoltura H/He capturada por la nebulosa primitiva de una supertierra se pierda o no por completo después de su formación también depende de la distancia orbital. Por ejemplo, los cálculos de formación y evolución del sistema planetario Kepler-11 muestran que los dos planetas más internos, Kepler-11b y c, cuya masa calculada es de ≈2 M 🜨 y entre ≈5 y 6 M 🜨 respectivamente (que están dentro de los errores de medición), son extremadamente vulnerables a la pérdida de envoltura. [79] En particular, la eliminación completa de la envoltura primordial H/He por fotones estelares energéticos parece casi inevitable en el caso de Kepler-11b, independientemente de su hipótesis de formación. [79]
Si una supertierra es detectable tanto por el método de velocidad radial como por el de tránsito, entonces se puede determinar tanto su masa como su radio; por lo tanto, se puede calcular su densidad aparente promedio. Las observaciones empíricas reales están dando resultados similares a los de los modelos teóricos, ya que se ha descubierto que los planetas con un radio mayor que aproximadamente 1,6 veces el de la Tierra (más masivos que aproximadamente 6 veces la masa de la Tierra) contienen fracciones significativas de volátiles o gas H/He (estos planetas parecen tener una diversidad de composiciones que no se explica bien con una única relación masa-radio como la que se encuentra en los planetas rocosos). [80] [81] Después de medir 65 supertierras menores a 4 radios terrestres, los datos empíricos apuntan a que los enanos gaseosos serían la composición más usual: hay una tendencia a que los planetas con radios de hasta 1,5 radios terrestres aumenten su densidad con el aumento del radio, pero por encima de 1,5 radios la densidad media de planetas disminuye rápidamente con el aumento del radio, lo que indica que estos planetas tienen una gran fracción de volátiles por volumen sobre un núcleo rocoso. [82] [83] [84] Otro descubrimiento sobre la composición de los exoplanetas es el de la brecha o rareza observada para planetas entre 1,5 y 2,0 radios terrestres , que se explica por una formación bimodal de planetas (supertierras rocosas por debajo de 1,75 y subneptunos con gruesas envolturas de gas por encima de dichos radios). [9]
Estudios adicionales, realizados con láseres en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el laboratorio OMEGA de la Universidad de Rochester , muestran que las regiones internas de silicato de magnesio del planeta sufrirían cambios de fase bajo las inmensas presiones y temperaturas de un planeta súper-Tierra, y que las diferentes fases de este silicato de magnesio líquido se separarían en capas. [85]
Trabajos teóricos posteriores de Valencia y otros sugieren que las supertierras serían geológicamente más activas que la Tierra, con una tectónica de placas más vigorosa debido a que las placas más delgadas están sometidas a más estrés. De hecho, sus modelos sugirieron que la Tierra en sí misma era un caso "límite", apenas lo suficientemente grande como para sostener la tectónica de placas. [86] Estos hallazgos fueron corroborados por van Heck et al., quienes determinaron que la tectónica de placas puede ser más probable en las supertierras que en la propia Tierra, suponiendo que la composición sea similar. [87] Sin embargo, otros estudios determinaron que las fuertes corrientes de convección en el manto que actúan sobre la gravedad fuerte harían que la corteza fuera más fuerte y, por lo tanto, inhibirían la tectónica de placas. La superficie del planeta sería demasiado fuerte para que las fuerzas del magma rompieran la corteza en placas. [88]
Una nueva investigación sugiere que es poco probable que los centros rocosos de las supertierras evolucionen hasta convertirse en planetas rocosos terrestres como los planetas interiores del Sistema Solar, porque parecen conservar sus grandes atmósferas. En lugar de evolucionar hasta convertirse en un planeta compuesto principalmente de roca con una atmósfera delgada, el pequeño núcleo rocoso permanece envuelto por su gran envoltura rica en hidrógeno. [89] [90]
Los modelos teóricos muestran que los Júpiteres y Neptunos calientes pueden evolucionar por pérdida hidrodinámica de sus atmósferas a Mini-Neptunos (como podría ser la Super-Tierra GJ 1214 b ), [91] o incluso a planetas rocosos conocidos como planetas ctónicos (después de migrar hacia la proximidad de su estrella madre). La cantidad de capas más externas que se pierde depende del tamaño y el material del planeta y la distancia a la estrella. [79] En un sistema típico, un gigante gaseoso que orbita 0,02 UA alrededor de su estrella madre pierde entre el 5 y el 7% de su masa durante su vida, pero orbitar a menos de 0,015 UA puede significar la evaporación de todo el planeta excepto su núcleo. [92] [93]
Las bajas densidades inferidas a partir de las observaciones implican que una fracción de la población de supertierras tiene envolturas de H/He sustanciales, que pueden haber sido incluso más masivas poco después de su formación. [94] Por lo tanto, a diferencia de los planetas terrestres del sistema solar, estas supertierras deben haberse formado durante la fase gaseosa de su disco protoplanetario progenitor . [95]
Dado que se desconocen las atmósferas, el albedo y los efectos de invernadero de las supertierras, las temperaturas de la superficie son desconocidas y generalmente solo se da una temperatura de equilibrio. Por ejemplo, la temperatura del cuerpo negro de la Tierra es de 255,3 K (−18 °C o 0 °F). [96] Son los gases de efecto invernadero los que mantienen la Tierra más cálida. Venus tiene una temperatura de cuerpo negro de solo 184,2 K (−89 °C o −128 °F) aunque Venus tiene una temperatura real de 737 K (464 °C o 867 °F). [97] Aunque la atmósfera de Venus atrapa más calor que la de la Tierra, la NASA enumera la temperatura del cuerpo negro de Venus basándose en el hecho de que Venus tiene un albedo extremadamente alto ( albedo de Bond 0,90, albedo geométrico visual 0,67), [97] lo que le da una temperatura de cuerpo negro más baja que la Tierra, más absorbente ( albedo más bajo ).
El campo magnético de la Tierra es el resultado de su núcleo metálico líquido en movimiento, pero en las supertierras la masa puede producir altas presiones con grandes viscosidades y altas temperaturas de fusión, lo que podría impedir que los interiores se separen en diferentes capas y dar lugar así a mantos sin núcleo indiferenciados. El óxido de magnesio, que es rocoso en la Tierra, puede ser un metal líquido a las presiones y temperaturas que se encuentran en las supertierras y podría generar un campo magnético en los mantos de las supertierras. [98] Dicho esto, los campos magnéticos de las supertierras aún no se han detectado mediante observaciones.
Según una hipótesis, [99] las supertierras de aproximadamente dos masas terrestres pueden ser propicias para la vida . La mayor gravedad superficial conduciría a una atmósfera más espesa, una mayor erosión superficial y, por lo tanto, una topografía más plana. El resultado podría ser un "planeta archipiélago" de océanos poco profundos salpicados de cadenas de islas ideales para la biodiversidad . Un planeta más masivo de dos masas terrestres también retendría más calor en su interior desde su formación inicial durante mucho más tiempo, lo que sustentaría la tectónica de placas (que es vital para regular el ciclo del carbono y, por lo tanto, el clima ) durante más tiempo. La atmósfera más espesa y el campo magnético más fuerte también protegerían la vida en la superficie contra los rayos cósmicos dañinos . [100]
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