.png/1280px-Europa_-_Perijove_45_(53255790801).png)
La habitabilidad de los satélites naturales es el potencial de las lunas para proporcionar hábitats para la vida , aunque no es un indicador de que la alberguen. Se espera que los satélites naturales superen en número a los planetas por un amplio margen y, por tanto, el estudio de su habitabilidad es importante para la astrobiología y la búsqueda de vida extraterrestre . Sin embargo, existen importantes variables ambientales específicas de las lunas.
Se proyecta que los parámetros de los hábitats de la superficie serán comparables a los de planetas como la Tierra, es decir, propiedades estelares, órbita, masa planetaria , atmósfera y geología. De los satélites naturales en la zona habitable del Sistema Solar – la Luna , dos satélites marcianos (aunque algunas estimaciones los sitúan fuera de ella) [1] y numerosas lunas de planetas menores – todos carecen de las condiciones para el agua superficial. A diferencia de la Tierra, todas las lunas de masa planetaria del Sistema Solar están bloqueadas por las mareas y aún no se sabe hasta qué punto esto y las fuerzas de las mareas influyen en la habitabilidad.
Las investigaciones sugieren que son posibles biosferas profundas como la de la Tierra. [2] Por lo tanto, los candidatos más fuertes son actualmente los satélites helados [3] como los de Júpiter y Saturno : Europa [4] y Encelado [5] respectivamente, en los que se cree que existe agua líquida bajo la superficie. Si bien la superficie lunar es hostil a la vida tal como la conocemos, aún no se puede descartar una biosfera lunar profunda (o la de cuerpos similares); [6] [7] Se requeriría una exploración profunda para su confirmación.
Aún no se ha confirmado la existencia de exolunas y su detección puede limitarse a la variación del tiempo de tránsito , que actualmente no es lo suficientemente sensible. [8] Es posible que algunos de sus atributos puedan encontrarse mediante el estudio de sus tránsitos . [9] A pesar de esto, algunos científicos estiman que hay tantas exolunas habitables como exoplanetas habitables . [10] [11] Dada la relación de masa general de planeta a satélite(s) de 10.000, se cree que los gigantes gaseosos en la zona habitable son los mejores candidatos para albergar lunas similares a la Tierra . [12]
Es probable que las fuerzas de marea desempeñen un papel tan importante en el suministro de calor como la radiación estelar . [13] [14]
Las condiciones de habitabilidad de los satélites naturales son similares a las de habitabilidad planetaria . Sin embargo, existen varios factores que diferencian la habitabilidad de los satélites naturales y además extienden su habitabilidad fuera de la zona habitable planetaria. [15]
La mayoría de los astrobiólogos consideran que el agua líquida es un requisito previo esencial para la vida extraterrestre. Hay cada vez más pruebas de que hay agua líquida bajo la superficie de varias lunas del Sistema Solar que orbitan alrededor de los gigantes gaseosos Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno . Sin embargo, hasta la fecha ninguno de estos cuerpos de agua subterráneos ha sido confirmado.
Para una órbita estable, la relación entre el período orbital de la luna P s alrededor de su estrella principal P p debe ser < 1 ⁄ 9 ; por ejemplo, si un planeta tarda 90 días en orbitar su estrella, la órbita estable máxima para una luna de ese planeta es menor. de 10 días. [16] [17] Las simulaciones sugieren que una luna con un período orbital inferior a aproximadamente 45 a 60 días permanecerá unida de manera segura a un planeta gigante masivo o una enana marrón que orbita a 1 AU de una estrella similar al Sol. [18]
Los astrobiólogos consideran que la atmósfera es importante para desarrollar la química prebiótica , sustentar la vida y para que exista agua superficial. La mayoría de los satélites naturales del Sistema Solar carecen de atmósferas significativas, con la única excepción de Titán, la luna de Saturno . [19]
La pulverización catódica , un proceso mediante el cual los átomos son expulsados de un material objetivo sólido debido al bombardeo del objetivo por partículas energéticas, presenta un problema importante para los satélites naturales. Todos los gigantes gaseosos del Sistema Solar, y probablemente los que orbitan alrededor de otras estrellas, tienen magnetosferas con cinturones de radiación lo suficientemente potentes como para erosionar por completo la atmósfera de una luna similar a la Tierra en tan sólo unos cientos de millones de años. Los fuertes vientos estelares también pueden arrancar átomos de gas de la parte superior de la atmósfera, provocando que se pierdan en el espacio.
Para mantener una atmósfera similar a la de la Tierra durante unos 4.600 millones de años (la edad actual de la Tierra), se estima que una luna con una densidad similar a la de Marte necesita al menos el 7% de la masa de la Tierra. [20] Una forma de disminuir las pérdidas por chisporroteo es que la luna tenga un fuerte campo magnético propio que pueda desviar el viento estelar y los cinturones de radiación. Las mediciones de Galileo de la NASA sugieren que las lunas grandes pueden tener campos magnéticos; Descubrió que Ganímedes tiene su propia magnetosfera, aunque su masa es sólo el 2,5% de la de la Tierra. [18] Alternativamente, la atmósfera de la luna puede reponerse constantemente con gases provenientes de fuentes subterráneas, como algunos científicos creen que es el caso de Titán. [21]
Si bien los efectos de la aceleración de las mareas son relativamente modestos en los planetas, puede ser una fuente importante de energía para los satélites naturales y una fuente de energía alternativa para sustentar la vida.
Es probable que las lunas que orbitan alrededor de gigantes gaseosos o enanas marrones estén fijadas por mareas en su primaria: es decir, sus días son tan largos como sus órbitas. Si bien el bloqueo de las mareas puede afectar negativamente a los planetas dentro de zonas habitables al interferir con la distribución de la radiación estelar, puede favorecer la habitabilidad de los satélites al permitir el calentamiento de las mareas . Los científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA modelaron la temperatura en exoplanetas bloqueados por mareas en la zona de habitabilidad de las estrellas enanas rojas . Descubrieron que una atmósfera con dióxido de carbono ( CO
2) una presión de sólo 1 a 1,5 atmósferas estándar (15 a 22 psi) no solo permite temperaturas habitables, sino que también permite que haya agua líquida en el lado oscuro del satélite. El rango de temperatura de una luna que está unida por mareas a un gigante gaseoso podría ser menos extrema que la de un planeta unido a una estrella. Aunque no se han realizado estudios sobre el tema, cantidades modestas de CO
2Se especula que la temperatura será habitable. [18]
Los efectos de las mareas también podrían permitir que una luna sostenga placas tectónicas , lo que provocaría que la actividad volcánica regulara la temperatura de la luna [22] [23] y creara un efecto geodinamo que le daría al satélite un fuerte campo magnético . [24]
Siempre que se pueda ignorar la interacción gravitacional de una luna con otros satélites, las lunas tienden a estar bloqueadas por mareas con sus planetas. Además del bloqueo rotacional mencionado anteriormente, también habrá un proceso denominado "erosión por inclinación", que originalmente se acuñó para la erosión por marea de la oblicuidad planetaria contra la órbita de un planeta alrededor de su estrella anfitriona. [25] El estado de giro final de una luna consiste entonces en un período de rotación igual a su período orbital alrededor del planeta y un eje de rotación que es perpendicular al plano orbital.
Si la masa de la Luna no es demasiado baja en comparación con la del planeta, esto podría a su vez estabilizar la inclinación axial del planeta , es decir, su oblicuidad respecto de la órbita alrededor de la estrella. En la Tierra, la Luna ha desempeñado un papel importante en la estabilización de la inclinación axial de la Tierra, reduciendo así el impacto de las perturbaciones gravitacionales de los otros planetas y garantizando sólo variaciones climáticas moderadas en todo el planeta. [26] En Marte , sin embargo, un planeta sin efectos de marea significativos debido a sus lunas de masa relativamente baja Fobos y Deimos , la inclinación axial puede sufrir cambios extremos de 13° a 40° en escalas de tiempo de 5 a 10 millones de años . [27] [28]
Estar bloqueado por mareas en un planeta gigante o enana sub-marrón permitiría climas más moderados en una luna que los que habría si la luna fuera un planeta de tamaño similar orbitando en rotación bloqueada en la zona habitable de la estrella. [29] Esto es especialmente cierto en el caso de los sistemas enanos rojos , donde fuerzas gravitacionales comparativamente altas y luminosidades bajas abandonan la zona habitable en un área donde se produciría el bloqueo de las mareas. Si las mareas están bloqueadas, una rotación alrededor del eje puede tardar mucho tiempo en relación con un planeta (por ejemplo, ignorando la ligera inclinación axial de la Luna de la Tierra y la sombra topográfica, cualquier punto dado tiene dos semanas –en tiempo terrestre– de luz solar y dos semanas de noche en su día lunar), pero estos largos períodos de luz y oscuridad no son tan desafiantes para la habitabilidad como los días y noches eternos en un planeta atrapado por las mareas en su estrella.
En 2012, los científicos introdujeron un concepto para definir las órbitas habitables de las lunas. [30] El concepto es similar a la zona habitable circunestelar para los planetas que orbitan alrededor de una estrella, pero para las lunas que orbitan alrededor de un planeta. Este borde interior, al que llaman borde habitable circumplanetario, delimita la región en la que una luna puede ser habitable alrededor de su planeta. Las lunas más cercanas a su planeta que el borde habitable son inhabitables.
El entorno magnético de las exolunas, que es desencadenado de manera crítica por el campo magnético intrínseco del planeta anfitrión, ha sido identificado como otro factor de habitabilidad de las exolunas. [31] En particular, se descubrió que las lunas a distancias entre aproximadamente 5 y 20 radios planetarios de un planeta gigante podrían ser habitables desde el punto de vista de la iluminación y el calentamiento de las mareas, [31] pero aún así la magnetosfera planetaria influiría de manera crítica en su habitabilidad. . [31]
Los exoplanetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable alrededor de las enanas rojas a menudo están fijados por mareas a la estrella anfitriona. Esto tiene el efecto de que un hemisferio siempre mira hacia la estrella, mientras que el otro permanece en la oscuridad. Al igual que un exoplaneta, una exoluna puede potencialmente quedar bloqueada por mareas en su primario. Sin embargo, dado que la principal de la exoluna es un exoplaneta , continuaría girando en relación con su estrella después de quedar bloqueada por las mareas y, por lo tanto, aún experimentaría un ciclo día-noche indefinidamente.
Los científicos consideran que el calentamiento de las mareas es una amenaza para la habitabilidad de las exolunas. [32]
La siguiente es una lista de satélites naturales y entornos del Sistema Solar con posibilidad de albergar entornos habitables:
Varios equipos de exoastronomía han elaborado una pequeña lista de candidatas a exolunas , pero ninguna de ellas ha sido confirmada. Dada la relación general de masa de planeta a satélite(s) de 10.000, se cree que los grandes planetas gaseosos del tamaño de Saturno o Júpiter en la zona habitable son los mejores candidatos para albergar lunas similares a la Tierra con más de 120 planetas de este tipo para 2018 . 12] Los exoplanetas masivos que se sabe que están ubicados dentro de una zona habitable (como Gliese 876 b , 55 Cancri f , Upsilon Andromedae d , 47 Ursae Majoris b , HD 28185 b y HD 37124 c ) son de particular interés ya que potencialmente pueden poseer propiedades naturales. satélites con agua líquida en la superficie.
La habitabilidad de las lunas extrasolares dependerá de la iluminación estelar y planetaria de las lunas, así como del efecto de los eclipses en la iluminación de la superficie promedio de su órbita. [49] Más allá de eso, el calentamiento de las mareas podría desempeñar un papel en la habitabilidad de una luna. En 2012, los científicos introdujeron un concepto para definir las órbitas habitables de las lunas; [49] definen un borde interior de una luna habitable alrededor de un determinado planeta y lo llaman el "borde habitable" circumplanetario. Las lunas más cercanas a su planeta que el borde habitable son inhabitables. Cuando se utilizan los efectos de los eclipses, así como las limitaciones de la estabilidad orbital de un satélite, para modelar el límite de efecto invernadero desbocado de lunas hipotéticas, se estima que, dependiendo de la excentricidad orbital de una luna, existe una masa mínima de aproximadamente 0,20 masas solares para que las estrellas albergar lunas habitables dentro de la zona habitable estelar. [17] El entorno magnético de las exolunas, que es desencadenado de manera crítica por el campo magnético intrínseco del planeta anfitrión, ha sido identificado como otro factor de habitabilidad de las exolunas. [31] En particular, se descubrió que las lunas a distancias entre aproximadamente 5 y 20 radios planetarios de un planeta gigante podrían ser habitables desde el punto de vista de la iluminación y el calentamiento de las mareas, [31] pero aún así la magnetosfera planetaria influiría de manera crítica en su habitabilidad. . [31]
Los satélites naturales que albergan vida son comunes en obras escritas (de ciencia ficción), películas, programas de televisión, videojuegos y otros medios populares.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
