Habitabilitat en sistemes de nanes roges

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Recreació d'un exoplaneta habitable pertanyent a una nana roja. La vegetació, concentrada a la zona del terminador, presenta tons negres a causa del tipus de llum emesa per l'estrella.[1]
Impressió artística d'un planeta oceà situat en la zona habitable d'una nana roja.[n. 1]

La habitabilitat en sistemes de nanes roges està determinada per un gran nombre de factors.[4][2][5] Establir com afecta cadascun d'ells a l'habitabilitat planetària pot ajudar a revelar l'aptitud d'aquests sistemes per contenir vida extraterrestre.[6][7] Existeixen nombroses dificultats teòriques perquè això sigui possible, com el baix flux estel·lar, l'alta probabilitat d'acoblament de marea,[n. 2] la petita zona d'habitabilitat i l'elevada variació estel·lar experimentada per les nanes roges, especialment en els seus primers milers de milions d'anys. No obstant això, l'alt percentatge d'aquests estels respecte al total de la població estel·lar i la seva longevitat, influeix positivament en les expectatives de trobar vida en exoplanetes pertanyents a aquests sistemes.[9]

Els cossos planetaris situats a la zona d'habitabilitat de les nanes roges es troben sotmesos a un intens escalfament de marea per la proximitat respecte a la seva estrella, que podria ser altament perjudicial per al desenvolupament de la vida.[10][11] A més, és probable que la proximitat impliqui un acoblament de marea entre l'objecte i el seu astre, que suposaria importants diferències tèrmiques entre els hemisferis diürn i nocturn del planeta.[11] La resta de factors que no deriven de l'ancoratge, com l'extrema variabilitat de les nanes roges, la distribució espectral de l'energia desplaçada a l'infraroig en relació al sol i la reduïda grandària de la zona habitable a causa de la baixa producció de llum, fan descendir encara més les expectatives de presència biològica.[11]

No obstant això, hi ha diversos punts a favor de l'habitabilitat en aquests sistemes.[9] La intensa formació de núvols en la cara diürna d'un exoplaneta ancorat per marea a la seva estrella pot limitar el flux tèrmic global i disminuir dràsticament les diferències de temperatura entre tots dos hemisferis.[12] A més, el gran nombre de nanes roges en la Via Làctia, que representen un 73 % de les almenys 100.000 milions d'estrelles de la galàxia, augmenta les probabilitats que sorgeixi la vida en alguns dels seus planetes.[13][14] Segons les estimacions efectuades el 2013, es calcula que pot haver-hi fins a 60.000 milions de planetes potencialment habitables en sistemes de nanes roges només en la Via Làctia.[15]

Habitabilitat[modifica]

Les nanes roges representen el tipus d'estrelles més comú, fred i petit.[2][n. 3] Segons les estimacions de Pieter G. van Dokkum i Charlie Conroy, la seva abundància va des d'un 70 % del total per a les galàxies espirals a més d'un 90 % del total per a les el·líptiques.[17][18] Es creu que suposen un 73 % de totes les estrelles de la Via Làctia, identificada com una galàxia espiral barrada des de la dècada de 1990 per les observacions dels radiotelescopis.[19] Les nanes roges comprenen estrelles de classificació estel·lar tipus M i K-tardà, amb una massa d'entre 0,1 i 0,6 M, i són invisibles per a l'ull humà des de la Terra per la seva baixa lluminositat.[n. 4] Ni tan sols la nana roja més propera al sol, Pròxima del Centaure —que és al seu torn la més propera en termes generals—, s'aproxima a una magnitud visual.[n. 5][21]

Lluminositat[modifica]

Grandària relativa estel·lar i temperatures fotosfèriques. Qualsevol planeta al voltant d'una nana roja com Gliese 229A, hauria de situar-se molt prop de la seva estrella per registrar temperatures similars a les de la Terra, veient-se ancorat per marea a la mateixa.

Durant anys, els astrònoms van descartar a les nanes roges com a sistemes potencialment habitables.[7] La reduïda massa que presenten aquest tipus d'estrelles es tradueix en una fusió nuclear extremadament lenta en els seus nuclis, donant-los una lluminositat compresa entre un 3 % i un 0,01 % de la solar.[22] Com a conseqüència, qualsevol planeta que orbiti a una estrella d'aquesta categoria ha de tenir un semieix major molt reduït en comparació de la Terra per mantenir una temperatura superficial similar. Aquesta distància varia en un rang des de 0,3 UA per a una nana roja relativament lluminosa com Lacaille 8760, fins a 0,032 UA per a una poc massiva com a Pròxima del Centaure —com a referència, qualsevol anàleg a la Terra que orbités a aquesta última, tindria un període de translació de 6 dies—.[23][24]

Composició espectral[modifica]

Gran part de l'escassa lluminositat d'una nana roja es troba en la part infraroja de l'espectre electromagnètic, que consisteix en una energia lumínica substancialment inferior que la dels pics de llum visible del sol.[7] Com a resultat, la fotosíntesi dins d'un sistema de nana roja requeriria fotons addicionals per aconseguir una estimulació comparable a la necessària en el procés de fotosíntesi terrestre, a causa del baix nivell d'energia mitjana dels fotons propers a l'infraroig.[25] Havent d'adaptar-se a un espectre molt més ampli per absorbir la major quantitat d'energia fotònica possible, la vegetació en un planeta habitable pertanyent a una estrella tipus M o K-tardà probablement apareixeria d'un color negre o marró en llum visible, davant del verd predominant a la Terra.[25][26]

A més, donada la forta capacitat de l'aigua per absorbir la llum roja i infraroja, hi hauria menys energia disponible per a la vida aquàtica en aquest tipus de planetes.[27] Tanmateix, això podria dificultar el desenvolupament d'una glaciació global permanent en planetes amb òrbites properes al límit exterior de la zona d'habitabilitat. Donada la relació existent entre l'extensió de les masses de gel i l'albedo, la seva temperatura seria major a la qual correspondria una quantitat de radiació equivalent per a una estrella similar al Sol, ampliant així el límit extern de la zona habitable de les nanes roges.[28]

Evolució[modifica]

Una altra possibilitat que pot dificultar l'habitabilitat en els sistemes estel·lars d'aquest tipus és la pròpia evolució de les nanes roges.[4] Aquestes estrelles tenen una pre-fase principal extensa,[n. 6] de manera que les seves zones habitables actuals es trobarien durant 1000 milions d'anys en una zona on l'aigua no estaria en estat líquid, sinó en forma de vapor, per la qual cosa si els exoplanetes situats en aquesta òrbita compten amb una quantitat significativa d'aigua des de la seva formació, hauran de suportar un efecte hivernacle descontrolat durant centenars de milions d'anys.[29][30] Durant aquesta fase, la fotòlisis del vapor d'aigua i la fuita hidrodinàmica de l'hidrogen a l'espai podria suposar la pèrdua d'una quantitat d'aigua equivalent a la de diversos oceans terrestres, deixant després de si una densa atmosfera de O2 abiòtic.[29]

Transcorregut aquest període, durant alguns milers de milions d'anys més la variabilitat estel·lar seguiria sent massa elevada, registrant bruscs i sobtats increments de lluminositat i radiació que comprometrien l'existència de qualsevol organisme viu sobre el planeta.[4] A partir de llavors, travessen una llarga fase d'estabilitat que es perllonga durant pràcticament tota la seqüència principal, en la qual poden romandre diversos bilions d'anys –molt més que qualsevol altre tipus d'estrella–.[31] No obstant això, els estudis indiquen que una vegada aconseguit aquest estat, la zona d'habitabilitat ultraviolada no coincidiria amb la zona habitable, quelcom que també ocorreria en estrelles tipus K amb temperatures superficials per sota dels 4.300 °C.[n. 7] Així doncs, qualsevol planeta «Rinxolets d'Or» pertanyent a un sistema de nana roja mancaria d'una quantitat de radiació suficient per mantenir als organismes fotosintètics.[32]

Efectes de marea[modifica]

Acoblament per marea[modifica]

Recreació d'un planeta orbitant al voltant d'una nana roja.

Donades les curtes distàncies que han de mantenir els exoplanetes situats a la zona d'habitabilitat de nanes roges respecte a la seva estrella, és molt probable que es trobin s'hi ancorades per marea.[33] En aquestes circumstàncies, el planeta giraria al voltant del seu eix una vegada per cada revolució al voltant de la seva estrella, provocant que un costat del planeta es trobés permanentment de cara a ella i l'altre en perpètua foscor, la qual cosa suposaria grans diferències tèrmiques entre tots dos hemisferis.[34] Durant molts anys, es va creure que la vida en aquests planetes es limitaria a una regió en forma d'anell localitzada entre tots dos hemisferis, denominada terminador o zona del crepuscle, on l'estrella sempre apareixeria a l'horitzó.[2]

En el passat, els experts estimaven que una atmosfera prou densa per repartir eficaçment la calor entre tots dos hemisferis seria massa gruixuda i no permetria la fotosíntesi en organismes superficials.[4][35][36] A causa de les diferències de temperatura, es va argumentar que un hipotètic anàleg a la Terra ancorat per marea a la seva estrella experimentaria forts vents en direcció a l'hemisferi nocturn i pluges torrencials permanents en el punt subsolar.[37] Malgrat això, en aquestes condicions, la vida complexa seria improbable.[38] La vida vegetal hauria d'adaptar-se als vendavals constants, per exemple mitjançant un millor ancoratge al sòl i fulles llargues i flexibles. Els animals tindrien una vista basada en l'infraroig, ja que la percepció d'aromes i els seus crits seria difícil per sobre del baluern de la tempesta en tot el planeta. No obstant això, la vida sota l'aigua estaria protegida dels forts vents i de les flamarades estel·lars, i grans extensions de plàncton fotosintètic i algues de color negre podrien suportar la vida marina.[39]

En contrast amb la imatge pessimista d'aquests planetes respecte a la seva capacitat per albergar vida, els estudis de Robert Haberle i Manoj Joshi del Centre d'Investigació Ames de la NASA a Califòrnia van determinar, el 1997, que l'atmosfera d'un planeta –assumint la presència de gasos d'efecte hivernacle com el CO2 i el H2O– només necessita una pressió de 10 kPa –equivalent a 0,1 atm o el 10 % de la terrestre al nivell del mar– perquè la calor del costat diürn sigui eficaçment distribuït al nocturn, una quantitat plenament compatible amb l'activitat fotosintètica.[40] Dos anys més tard, Martin Heath del Greenwich Community College va concloure que l'aigua de mar no congelada podria circular sota la capa de gel del costat nocturn si les conques oceàniques són el bastant profundes.[33] A més, una investigació efectuada el 2010 va determinar que els planetes-oceà ancorats per marea a nanes roges i orbitant al voltant de la zona habitable encara tindrien temperatures superiors a 240 K –o -33 °C– en el costat nocturn.[41] Els models climàtics construïts el 2013 indiquen que la formació de núvols en planetes ancorats per marea minimitzarien les diferències tèrmiques entre tots dos hemisferis, millorant les perspectives d'habitabilitat dels planetes de nanes roges.[12] Investigacions addicionals, incloent la quantitat de radiació fotosintèticament activa, suggereixen que aquests cossos podrien ser habitables almenys per a les plantes superiors.[42]

Impressió artística d'un exoplaneta anàleg a la Terra pertanyent a una nana roja, amb dues exollunes.

Les investigacions de l'equip de Jérémy Leconte, de l'Institut Canadenc d'Astrofísica Teòrica, suggereixen que bona part dels cossos planetaris teòricament ancorats per marea a les seves estrelles podrien no estar-ho.[43] Els corrents d'aire sobre la superfície d'un planeta generen una embranzida rotacional que pot trencar l'ancoratge, encara que la velocitat de rotació seria molt baixa –els cicles de dia i nit portarien setmanes o fins i tot mesos–. Segons aquests models, les atmosferes massa denses –com la de Venus– dificulten l'arribada de la llum estel·lar a la superfície, perjudicant aquest procés.[44] Per tant, els planetes amb atmosferes menys denses, com la Terra, serien més eficaces per al seu acompliment biològic.[43] Així doncs, aquells amb una pressió atmosfèrica superficial propera a 1 bar que orbitin a estrelles amb masses d'entre 0,5 M i 0,7 M –just per sobre del límit entre les nanes roges i les taronges de tipus K– a la seva zona habitable, no haurien de tenir una rotació sincrònica.[44] A més, els planetes amb atmosferes properes als 10 bars presentarien una rotació més lenta, però tindrien ampliat el rang de no-sincronització –en cossos planetaris que orbitessin el límit extern de la zona d'habitabilitat de nanes roges amb masses properes a 0,3 M–.[44] No obstant això, és possible que aquest efecte, en combinació amb una excentricitat orbital adequada i les influències gravitatòries d'altres cossos celestes –planetes o satèl·lits–, pogués alliberar-se de l'ancoratge fins i tot a aquells pertanyents a nanes roges relativament massives (>0,4 M) i que orbitessin més a prop del centre de la zona habitable.[45] La classificació de planetes confirmats potencialment habitables està encapçalada actualment per dos exoplanetes teòricament ancorats que podrien no estar-ho segons aquest estudi –Kepler-438b i Kepler-296e, pertanyents a una estrella tipus K-tardà i a una nana roja, respectivament–.[46]

Escalfament de marea[modifica]

L'existència d'una cara diürna i una altra nocturna no és l'únic factor perjudicial per a la presència de vida al voltant de les nanes roges.[9] L'escalfament per marea experimentat pels planetes a la zona habitable d'estrelles amb menys d'un 30 % de la massa del sol podria suposar un augment de les seves temperatures que els convertirien en cossos tipus Venus.[10] Combinat amb els altres impediments per a l'habitabilitat dels sistemes de nanes roges, això podria provocar un descens substancial de les probabilitats de vida així com la coneixem en comparació d'estrelles d'una altra tipologia.[11] D'igual manera, existeix la possibilitat que no hi hagi suficient aigua en la majoria de planetes teòricament habitables al voltant de nanes roges, i que bona part d'ella es trobi congelada en el costat nocturn –especialment en exoplanetes de la grandària de la Terra–.[47] En contra del suggerit en les primeres investigacions, sembla que en els últims estudis sobre Venus ancorats per marea s'ha conclòs que l'aigua atrapada en l'hemisferi no il·luminat pot evitar l'efecte hivernacle descontrolat i millorar les prediccions d'habitabilitat en sistemes de nanes roges.[48]

Variabilitat[modifica]

Recreació d'una jove nana roja envoltada de tres planetes.

Totes les estrelles travessen un període d'intensa variabilitat després de la seva formació, que es perllonga per més temps quant menor sigui l'estrella –des d'uns 500 milions d'anys per a una tipus G com el sol, fins a 3000 milions per a una tipus M especialment poc massiva–.[9][49] Les nanes roges joves són molt més variables i violentes que la resta d'estrelles de la seqüència principal –rebent el nom de estrelles fulgurants–.[50] Sovint estan cobertes de taques estel·lars que poden atenuar la seva lluentor fins en un 40 % durant mesos. No obstant això, és possible que la vida pugui sorgir en un planeta pertanyent a un sistema d'aquest tipus si són capaços d'adaptar-se, a imatge de certs organismes terrestres que suporten descensos de temperatura similars durant l'hivern, mitjançant l'hibernació i/o submergint-se a majors profunditats on les temperatures són més constants.[51] No obstant això, cap la possibilitat que la superfície es congeli durant aquests períodes, augmentant l'albedo del planeta –és a dir, la quantitat de llum reflectida a l'espai–, la qual cosa podria culminar en un procés retroalimentatiu del gel i en una glaciació global permanent.[52]

De vegades, les nanes roges emeten gegantesques flamarades que poden doblegar la seva lluentor en qüestió de minuts.[53] Aquestes flamarades produeixen torrents de partícules carregades que poden arrencar enormes porcions de l'atmosfera.[54] Per aquesta raó els partidaris de la hipòtesi de la Terra especial qüestionen que els planetes a la zona habitable d'una nana roja siguin capaces de sustentar la vida davant les escomeses d'intenses flamarades.[49] L'acoblament de marea probablement suposarà una baixa magnetosfera, que podria entrar en contacte amb l'atmosfera planetària en fortes ejeccions de massa coronal que empenyin cap a enrere el camp magnètic de l'exoplaneta.[55] Com a resultat, l'atmosfera estaria sotmesa a una gran erosió, que possiblement faria el planeta inhabitable.[56]

D'altra banda, si el planeta tingués un camp magnètic, podria desviar les partícules de l'atmosfera. La velocitat de rotació d'un planeta ancorat per marea és molt baixa, tant que coincideix amb la seva òrbita, però podria seria suficient per generar un camp magnètic sempre que part de l'interior del planeta romangui fos.[57] No obstant això, els models matemàtics actuals conclouen que, encara que el planeta disposi de la màxima magnetosfera possible per a un cos de massa similar a la terrestre, perdria una fracció significativa de la seva atmosfera per l'exposició a ejeccions de massa coronal i a la radiació ultraviolada –en aquestes condicions, pot ser que fins i tot els exoplanetes similars a la Terra situats a 0,8 UA de la seva estrella perdessin les seves atmosferes, la qual cosa afectaria també a estrelles tipus G i K–.[58][59]

No obstant això, el període de màxima activitat coronal de les nanes roges comprèn només els primers 1200 milions d'anys del seu cicle vital. Si un planeta es forma més enllà del límit d'ancoratge per marea i emigra a la zona habitable una vegada transcorreguda aquesta fase, és possible que la vida tingui l'oportunitat de desenvolupar-se.[60]

Una altra forma en què la vida podria autoprotegir-se inicialment de la radiació, seria romanent sota l'aigua fins que l'estrella acabés la seva fase fulgurant primigènia, assumint que el planeta sigui capaç de retenir la suficient atmosfera per produir oceans d'aigua líquida. Els científics que van participar en el rodatge del documental Planeta Aurelia, de la National Geographic, creien que la vida podria sobreviure a terra malgrat les flamarades de la nana roja.[61] Una vegada que la vida es desenvolupés en la superfície, la baixa quantitat de radiació UV produïda per una nana roja en calma els permetria prosperar sense una capa d'ozó, per la qual cosa no necessitarien produir oxigen.[25]

Abundància[modifica]

Impressió artística d'una nana roja.

Una dels majors avantatges dels planetes pertanyents a sistemes de nanes roges en relació amb la seva habitabilitat, és l'altíssima esperança de vida d'aquestes estrelles. La Terra va necessitar 4500 milions d'anys d'evolució abans que aparegués l'ésser humà, i la vida tal com la coneixem podrà mantenir-se durant almenys 500 milions d'anys més.[62] En canvi, el cicle vital de les nanes roges pot abastar bilions d'anys, ja que les seves reaccions nuclears són significativament més lentes que les d'estrelles de major massa, donant a la vida molt més temps per evolucionar.[7] A més, encara que es desconeixen les probabilitats de trobar vida en un planeta orbitant a una nana roja específica a la seva zona habitable, la suma de les zones d'habitabilitat de totes les nanes roges combinades equival al de totes les de tipus G –com el Sol–, donada la seva ubiqüitat.[63] La primera superterra trobada a la zona habitable d'una estrella va resultar ser Gliese 581 g, que orbita al voltant d'una nana roja i posseeix una massa de tres a quatre vegades superior a la de la Terra; encara que probablement estigui ancorada per marea, es creu possible l'existència d'aigua líquida al llarg del terminador o zona del crepuscle del planeta.[64] Les observacions estimen que el sistema es va crear fa uns 7000 milions d'anys i que l'exoplaneta compta amb la massa suficient per suportar una atmosfera.[65][n. 8]

Una altra possibilitat per a l'habitabilitat en sistemes de nanes roges de cara a un futur llunyà, segons les simulacions informàtiques, es donarien quan arribessin a la fase de nana blava en consumir el seu subministrament d'hidrogen. En ser més lluminoses que la nanes roges precedents, els planetes que durant tot el seu cicle de vida estaven massa lluny perquè pogués aparèixer la vida, podrien descongelar-se durant diversos milers de milions d'anys –fins a 5000 milions per a una estrella de 0,16 M–, donant una altra oportunitat a l'aparició de vida.[67]

Retenció d'aigua[modifica]

Concepte artístic de la NASA-JPL/Caltech del que pot ser el sistema planetari TRAPPIST-1

Els planetes poden retenir quantitats significatives d'aigua a la zona habitable de nanes ultrafredes, amb un punt dolç en el rang de 0,04-0,06 M, malgrat la fotòlisis de l'aigua per radiació FUV i la fuita d'hidrogen impulsada per radiació XUV.[68]

Freqüència de mons de la grandària de la Terra al voltant de nanes ultrafredes[modifica]

Segons les estimacions ofertes en un estudi basat en les dades d'arxiu del Spitzer, el 30-45 % de les nanes ultra fredes compten amb exoplanetes d'una grandària semblant a la Terra.[69] Així doncs, d'acord amb les simulacions informàtiques, bona part de les estrelles de massa similar a TRAPPIST-1 compten amb objectes planetaris de dimensions aproximades a la Terra.[70]

Descobriments[modifica]

En la següent taula, figuren els deu exoplanetes confirmats amb major Índex de Similitud amb la Terra (IST) que orbiten al voltant de nanes roges –és a dir, estrelles de la seqüència principal amb menys de 0,6 M i, per tant, de tipus M o K-tardà– i algunes de les seves característiques principals, en comparació de la Terra.[46][n. 9][n. 10]

# Nom IST SPH HZD HZC HZA Temp () Massa (M) Radi (R) tClass hClass Període orbital Distància (anys llum) Any desc.
N/d Terra 1,00 0,72 -0,50 -0,31 -0,52 14 ℃ 1 1 tipus-terra mesoplaneta 365,26 dies 0 prehistòric
1 Kepler-438b 0,50 0,88 -0,94 -0,17 -0,49 37,45 ℃ 1,27 1,12 tipus-venus mesoplaneta 35,23 dies 472,9 2015
2 Kepler-296e 0,85 0,75 -0,87 -0,16 0,04 33,45 ℃ 3,32 1,48 supervenus mesoplaneta 34,14 dies 1692,8 2015
3 Gliese 667 Cc 0,84 0,64 -0,62 -0,15 0,21 13,25 ℃ 3,80 1,54 superterra mesoplaneta 28,14 dies 23,6 2011
4 Gliese 832 c 0,81 0,96 -0,72 -0,15 0,43 21,55 ℃ 5,40 1,69 minineptú mesoplaneta 35,68 dies 16,1 2014
5 Gliese 180 c 0,77 0,42 -0,53 -0,14 0,64 8,85 ℃ 6,40 1,77 minineptú mesoplaneta 24,33 dies 38,1 2014
6 Gliese 667 Cf 0,77 0,00 -0,22 -0,16 -0,08 -14,25 ℃ 2,70 1,40 planeta oceà psicroplaneta 39,03 dies 23,6 2013
7 Kepler-440b 0,75 0,16 -0,96 -0,14 0,62 42,95 ℃ 7,75 1,86 minineptú mesoplaneta 101,11 dies 851,3 2015
8 Gliese 180 b 0,75 0,41 -0,88 -0,14 =0,74 38,75 ℃ 8,30 1,89 minineptú mesoplaneta 17,38 dies 38,1 2014
9 Gliese 163 c 0,75 0,02 -0,96 -0,14 0,58 46,95 ℃ 7,26 1,83 minineptú mesoplaneta 25,64 dies 48,9 2012
10 Gliese 422 b 0,71 0,17 -0,41 -0,13 1,11 2,95 ℃ 9,90 1,98 minineptú mesoplaneta 26,11 dies 41,3 2014

Conclusions[modifica]

El Telescopi Espacial James Webb (JWST) podrà resoldre algunes de les incògnites sobre l'habitabilitat de les nanes roges.

El potencial per a la vida dels sistemes de nanes roges és objecte de debat entre la comunitat científica, d'acord amb els resultats contradictoris mostrats en multitud de models que ofereixen resultats molt dispars fruit de la manca d'informació a conseqüència de les limitacions en les eines d'observació actuals.[n. 11] Molts astrobiòlegs i científics en general consideren que la capacitat de la vida a la Terra per florir en llocs completament inhòspits és un clar indici del potencial per a la vida dels sistemes de nanes roges, encara que la majoria dels experts opinen que l'extrema hostilitat de les nanes roges faria impossible l'aparició d'organismes vius.[7][35]

Els partidaris de les nanes roges com a sistemes amb potencial per a l'habitabilitat planetària, basen les seves conclusions en les expectatives creades per l'alt percentatge que suposen respecte al total de la galàxia i per la proximitat de la seva zona habitable, que faciliten la detecció de cossos terrestres al voltant d'elles, així com en la ubiqüitat de la vida a la Terra i en la seva capacitat d'adaptació a entorns hostils.[31] A més, compten amb el suport de nombrosos models informàtics que conviden a l'optimisme respecte a les condicions que pot presentar un planeta ancorat per marea a la seva estrella, al desenvolupament d'un efecte hivernacle desbocat i a la improbable congelació total fruit d'un procés retroalimentatiu de les masses de gel donat el tipus de llum que emeten aquestes estrelles.[9][48][3]

En canvi, alguns investigadors mantenen una postura contrària respecte al caràcter habitable d'aquests planetes. Per començar, consideren que la presència d'extremòfils capaços de suportar les dures condicions dels exoplanetes pertanyents a sistemes de nanes roges no seria possible sense uns organismes precursors des dels quals evolucionar i que aquests no haurien pogut adaptar-se a l'hostilitat de l'entorn.[73] A més, també argumenten que els nivells de radiació UV d'aquestes estrelles resulten massa elevats al principi de les seves vides i molt escassos quan aconsegueixen la seva fase estable, dificultarien l'existència de vida en planetes al voltant d'elles.[32] Altres factors en contra del caràcter habitable dels objectes planetaris pertanyents a sistemes d'aquest tipus són la probable pèrdua atmosfèrica pels intensos vents estel·lars, l'absència d'aigua fruit de la fuita hidrodinàmica de l'hidrogen a l'espai, etc.[74][29]

Amb el temps, instruments com el Telescopi espacial James Webb permetran identificar els components atmosfèrics dels planetes que orbiten a les nanes roges a la seva zona d'habitabilitat i conèixer, d'aquesta manera, si són aptes per a la vida i fins i tot si existeix activitat fotosintètica en ells.[75] Mentrestant, les expectatives d'habitabilitat de les nanes roges són escasses entre la major part de la comunitat científica.[76][77]

En la ficció[modifica]

En la novel·la de ciència-ficció Star Maker d'Olaf Stapledon (1937), una de les moltes civilitzacions extraterrestres en la Via Làctia que descriu l'obra, es localitza a la zona del terminador d'un exoplaneta ancorat per marea a una nana roja. Aquest planeta està habitat per una espècie de plantes intel·ligents similars a pastanagues amb cap, braços i cames, que «dormen» inserint-se a si mateixes en el sòl i absorbint la llum estel·lar per fotosíntesi. La resta del temps, són éssers animats que participen en totes les activitats complexes típiques d'una civilització industrial. Stapledon també descriu com va evolucionar la vida en aquest planeta.[78]

En les històries de «Draco Tavern», Larry Niven narra l'evolució d'una raça alienígena molt avançada –els Chirpsithra– en un món ancorat per marea a una nana roja. No obstant això, els únics detalls que relata sobre el planeta són respecte a la seva massa –de 1 M–, temperatura —una mica més freda— i il·luminació –típica d'un exoplaneta que orbita una estrella tipus M–.[79]

Krypton, el planeta natal de Superman, orbitava al voltant d'una nana roja anomenada «Rao».[80] En els còmics, el superheroi és enviat a la Terra pel seu pare, Jor-El, just abans de la destrucció del planeta.[81]

En Ark de Stephen Baxter, després que la Terra quedés completament submergida pels oceans, un petit grup d'humans s'embarquen en un viatge interestel·lar que culmina amb l'aterratge i la colonització d'un planeta fred, ancorat per marea i amb plantes de color negre al que bategen com a «Terra III».[82]

En Nemesis, de l'escriptor de ficció Isaac Asimov, una estrella nana roja d'aquest nom té un planeta anomenat Erythro, el qual és similar a la Terra en molts aspectes. L'única forma de vida la constitueixen cèl·lules Prokaryotes, que posseeixen la capacitat de realitzar la fotosíntesi gràcies als fulgors ocasionals de Nemesis i que aporten tant energia a elles com de calor a Erythro. Les Prokaryotes posseeixen una espècie d'intel·ligència col·lectiva que no dubta a atacar psíquicament a tot aquell que representi un dany per al planeta, i es comuniquen mitjançant telepatia amb alguns habitants humans que consideren «interessants».

Vegeu també[modifica]

Notes[modifica]

  1. Les recreacions de planetes tipus-terra pertanyents a nanes roges que realitzen els experts, habitualment presenten un aspecte conegut com a «Terra "globus ocular"», conseqüència directa del seu ancoratge per marea —amb un hemisferi permanentment exposat a la llum estel·lar i l'altre en perpètua foscor—.[2] En un planeta oceà, el punt subsolar comptaria amb una gegantesca tempesta per la forta evaporació de les masses d'aigua, mentre que l'hemisferi nocturn registraria temperatures molt baixes capaces de formar un gegantesc casquet de gel sobre la pràctica totalitat del mateix, així com s'aprecia en la imatge.[3]
  2. L'acoblament o ancoratge de marea es dóna quan el període orbital d'un objecte coincideix amb el seu període de rotació, de manera que sempre mostra una mateixa cara o hemisferi al cos celeste entorn del que orbita –en aquest cas, la seva estrella–.[8]
  3. El terme nana s'aplica a totes les estrelles de la seqüència principal, incloent el sol.[16]
  4. El terme s'utilitza de vegades com una continuació de la classe M, encara que les de tipus K tendeixen a presentar un color ataronjat.[20]
  5. Per tant, no poden ser observades a simple vista sense l'ajuda de telescopis.
  6. La pre-fase principal comprèn la primera etapa vital d'una estrella, en la qual la seva intensa activitat suposa canvis bruscs de lluminositat. Aquest període és particularment extens en estrelles poc massives, com les nanes roges.
  7. És a dir, totes les de tipus K-tardà i les menys massives de les quals precedeixen a les K-intermedi.
  8. Estudis recents indiquen que Gliese 581 g i fins i tot Gliese 581 d, probablement no existeixin. A diferència dels planetes descoberts pel mètode de trànsit, les troballes per velocitat radial presenten un alt marge d'error que comporta freqüents errors d'aquest tipus.[66]
  9. Deixant el cursor sobre l'encapçalat de cada columna, hi figura una explicació.
  10. Els elements de l'apartat «tClass» es basen en les observacions de l'equip de Courtney Dressing, investigadora del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), que estableixen un límit d'1,6 R i/o 6 M entre els planetes tel·lúrics i els de tipus minineptú, així com en l'estimació d'altres paràmetres detectats –com la seva posició respecte al centre de la zona habitable, ancoratge per marea, metal·licitat del sistema, companys planetaris, etc.–.[71][72]
  11. Un clar exemple d'aquestes contradiccions es troba en les teories respecte a les possibilitats que la vida vegetal sorgeixi amb la quantitat de radiació ultraviolada emesa per les estrelles tipus M i K-tardà una vegada transcorregut el període d'alta activitat inicial.[42][32]

Referències[modifica]

  1. Nancy I. Kiang «The color of plants on other worlds» (en anglès). Scientific American, abril 2008 [Consulta: 6 setembre 2016].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Hadhazy, Adam «'Water-Trapped' Worlds: Life Around a Cool Star» (en anglès). Space.com, 25-07-2013 [Consulta: 8 juny 2015].
  3. 3,0 3,1 Choi, Charles Q. «Search Is On for 'Eyeball Earth' Alien Planets» (en anglès). Space.com, 29-04-2013 [Consulta: 10 juny 2015].
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Schirber, Michael «Can Life Thrive Around a Red Dwarf Star?» (en anglès). Space.com, 09-04-2009 [Consulta: 8 juny 2015].
  5. Cain, Fraser «Red Dwarfs Have Teeny Tiny Habitable Zones» (en anglès). , 11-01-2008 [Consulta: 21 juny 2015].
  6. «The Living with a Red Dwarf Program: Observing the Decline in dm Star FUV Emissions With Age» (en anglès). "Future Directions in Ultraviolet Spectroscopy" Meeting, 2009. arXiv: 0902.3444 [Consulta: 21 juny 2015].
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 Emspak, Jesse «Search for Potentially Habitable Worlds Targets Red Dwarf Stars» (en anglès). , 19-03-2015 [Consulta: 8 juny 2015].
  8. O'Callaghan, Jonathan «What is tidal locking?» (en anglès). , 30-09-2013 [Consulta: 24 agost 2015].
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 Choi, Charles «Red Dwarf Stars May Be Best Chance for Habitable Alien Planets» (en anglès). , 23-02-2012 [Consulta: 8 juny 2015].
  10. 10,0 10,1 Tidal Venuses: Triggering a Climate Catastrophe via Tidal Heating, 2012. 
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 «"Tidal Venuses" May Have Been Wrung Out To Dry» (en anglès), 28-03-2012. [Consulta: 19 gener 2013].
  12. 12,0 12,1 «Stabilizing Cloud Feedback Dramatically Expands the Habitable Zone of Tidally Locked Planets» (en anglès). The Astrophysical Journal, 771, 2, 2013, pàg. L45. arXiv: 1307.0515. Bibcode: 2013ApJ...771L..45I. DOI: 10.1088/2041-8205/771/2/L45.
  13. Than, Ker «Astronomers Had it Wrong: Most Stars are Single» (en anglès). Space.com, 30-01-2006 [Consulta: 4 juliol 2013].
  14. Staff. «100 Billion Alien Planets Fill Our Milky Way Galaxy: Study» (en anglès), 02-01-2013. [Consulta: 3 gener 2013].
  15. Paul Gilster. «THIS: Habitable Red Dwarf Planets Abundant» (en anglès), 29-03-2012. [Consulta: 19 gener 2013].
  16. «11, 'Stars: Distant suns'». A: The Cosmos: Astronomy in the New Millennium (en anglès). 4. Cambridge University Press, 2013, p. 289. ISBN 110768756X [Consulta: 10 juny 2015]. «Stars on the main sequence are called dwarfs, so the Sun is a dwarf.» 
  17. «A substantial population of low-mass stars in luminous elliptical galaxies» (en anglès). Nature, 468, 7326, 16-12-2010, pàg. 940-942. DOI: 10.1038/nature09578.
  18. «Discovery triples number of stars in universe» (en anglès), 01-12-2010. [Consulta: 8 juny 2015].
  19. Dole, Stephen H. Habitable Planets for Man (en anglès). Rand Corporation, 2007. ISBN 978-0-8330-4227-9 [Consulta: 8 juny 2015]. 
  20. «Remote Life Detection Criteria, Habitable Zone Boundaries, and the Frequency of Earthlike Planets around M and Late-K Stars» (en anglès). , 2013. arXiv: 1312.1328 [Consulta: 10 juny 2015].
  21. Lieberman, Bruce «Earth-Like Planets Could be Right Next Door» (en anglès). Smithsonian, juny 2013 [Consulta: 8 juny 2015].
  22. «Mass-Luminosity Relationship and Lithium Depletion for Very Low Mass Stars» (en anglès). Astrophysical Journal Letters, 459, 2, 1996, pàg. L91-L94. Bibcode: 1996ApJ...459L..91C. DOI: 10.1086/309951.
  23. «First radius measurements of very low mass stars with the VLTI» (en anglès). Astronomy and Astrophysics, 397, 3, 2003, pàg. L5-L8. arXiv: astre-ph/0211647. Bibcode: 2003A&A...397L...5S. DOI: 10.1051/0004-6361:20021714.
  24. «Earth Fact Sheet» (en anglès), 01-09-2004. [Consulta: 9 agost 2010].
  25. 25,0 25,1 25,2 Nancy I. Kiang «The color of plants on other worlds» (en anglès). Scientific American, abril 2008 [Consulta: 27 juny 2008].
  26. Major, Jason «Red Suns and Black Trees: Shedding a New Light on Alien Plants» (en anglès). , 20-04-2011 [Consulta: 10 juny 2015].
  27. «3.3.2.1 Optical properties of pure water and pure sea water». A: Subvolume A (en anglès). 3a, 1986, p. 395. DOI 10.1007/10201933_90. ISBN 3-540-15092-7. 
  28. «Suppression of the water ice and snow albedo feedback on planets orbiting red dwarf stars and the subsequent widening of the habitable zone» (en anglès). Astrobiology, 12, 1, 2012, pàg. 3-8. arXiv: 1110.4525. Bibcode: 2012AsBio..12....3J. DOI: 10.1089/ast.2011.0668. PMID: 22181553.
  29. 29,0 29,1 29,2 «Extreme water loss and abiotic O2 buildup on planets throughout the habitable zones of M Dwarfs» (en anglès). Cornell University Library, 2014. arXiv: 1411.7412.
  30. Bontemps, Johnny «Young Red Dwarf Stars could Host Habitable Worlds» (en anglès). , 15-12-2014 [Consulta: 10 juny 2015].
  31. 31,0 31,1 Redd, Nola Taylor «Red Dwarfs: The Most Common and Longest-Lived Stars» (en anglès). , 27-11-2013 [Consulta: 9 juny 2015].
  32. 32,0 32,1 32,2 «Habitable Zones and UV Habitable Zones around Host Stars» (en anglès). Astronomy & Astrophysics, 325, 1, 2009, pàg. 25-30. arXiv: 1003.1222. ISSN: 1572-946X [Consulta: 12 juny 2015].
  33. 33,0 33,1 Walker, Lindsey N. «Red Dwarf Planets Face Hostile Space Weather Within Habitable Zone» (en anglès). , 11-06-2014 [Consulta: 9 juny 2015].
  34. Choi, Charles Q. «Planets Orbiting Red Dwarfs May Stay Wet Enough for Life» (en anglès). , 09-02-2015 [Consulta: 9 juny 2015].
  35. 35,0 35,1 Aguilar, David A. «Harsh Space Weather May Doom Potential Life on Red-Dwarf Planets» (en anglès). Harvard-Smithsonian CfA, 02-06-2014 [Consulta: 10 juny 2015].
  36. Aguilar, David A. «Earth-like Planets Are Right Next Door» (en anglès). Harvard-Smithsonian CfA, 06-02-2013 [Consulta: 10 juny 2015].
  37. Joshi, M. «Climate model studies of synchronously rotating planets» (en anglès). Astrobiology, 3, 2, 2003, pàg. 415-427. Bibcode: 2003AsBio...3..415J. DOI: 10.1089/153110703769016488.
  38. «Astroprof's Page » Gliese 581d» (en anglès). [Consulta: 19 gener 2013].
  39. Lewis Dartnell «Meet the Alien Neighbours: Red Dwarf World». Focus, abril 2010, pàg. 45 [Consulta: 29 març 2010].
  40. «Simulations of the Atmospheres of Synchronously Rotating Terrestrial Planets Orbiting M Dwarfs: Conditions for Atmospheric Collapse and the Implications for Habitability» (en anglès). Icarus, 129, 2, octubre 1997, pàg. 450-465. Bibcode: 1997Icar..129..450J. DOI: 10.1006/icar.1997.5793 [Consulta: 11 agost 2007].
  41. «Atmospheric dynamics of Earth-like tidally locked aquaplanets» (en anglès). Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 2, 2010. DOI: 10.3894/JAMES.2010.2.13.
  42. 42,0 42,1 «Habitability of Planets Around Red Dwarf Stars» (PDF) (en anglès). Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 29, 4, 1999, pàg. 405-424. DOI: 10.1023/A:1006596718708. PMID: 10472629 [Consulta: 11 agost 2007].
  43. 43,0 43,1 Timmer, John. «Thin atmosphere is enough to keep many exoplanets spinning» (en anglès), 15-01-2015. [Consulta: 26 febrer 2015].
  44. 44,0 44,1 44,2 Leconte, Jérémy; Wu, Hanbo; Menou, Kristen; Murray, Norman «Asynchronous rotation of Earth-mass planets in the habitable zone of lower-mass stars» (en anglès). Science, 347, 6222, 06-02-2015, pàg. 632-635 [Consulta: 26 febrer 2015].
  45. Hadhazy, Adam. «Planets Can Alter Each Other's Climates over Eons» (en anglès). Astrobiology Magazine, 19-02-2015. [Consulta: 26 febrer 2015].
  46. 46,0 46,1 «PHL's Exoplanets Catalog» (en anglès). PHL, 02-04-2015 [Consulta: 10 juny 2015].
  47. «Planets formed in habitable zones of M dwarf stars probably are deficient in volatiles» (en anglès). The Astrophysical Journal, 660, 2, 2007, pàg. L149-L152.
  48. 48,0 48,1 Kristen Menou. Water-Trapped Worlds, 2013. 
  49. 49,0 49,1 Schirber, Michael «Living with a Red Dwarf» (en anglès). , 09-04-2009 [Consulta: 10 juny 2015].
  50. Stallard, Brian «Massive Stellar Flares From a Very Mini Star» (en anglès). , 01-10-2014 [Consulta: 10 juny 2015].
  51. Rohrig, Brian «Chilling Out, Warming Up: How Animals Survive Temperature Extremes» (en anglès). , novembre 2013 [Consulta: 10 juny 2015].
  52. «Neoproterozoic Snowball Earth» (en anglès). Science, 281, 1998, pàg. 1342-1346 [Consulta: 10 juny 2015].
  53. «Red, willing and able» (Full reprint) (en anglès), 27-01-2001. [Consulta: 5 agost 2007].
  54. «Future Interstellar Travel Destinations: Assessing the Suitability of Nearby Red Dwarf Stars as Hosts to Habitable Life-bearing Planets» (en anglès). American Astronomical Society (AAS), 333, 2, gener 2013.
  55. Klotz, Irene «Red Dwarfs Could Sterilize Alien Worlds of Life» (en anglès). , 02-06-2014 [Consulta: 10 juny 2015].
  56. «Coronal Mass Ejection (CME) Activity of Low Mass M Stars as An Important Factor for The Habitability of Terrestrial Exoplanets. I. CME Impact on Expected Magnetospheres of Earth-Like Exoplanets in Close-In Habitable Zones» (en anglès). Astrobiology, 7, 1, 2007, pàg. 167-184. Bibcode: 2007AsBio...7..167K. DOI: 10.1089/ast.2006.0127. PMID: 17407406.
  57. «Red Star Rising: Scientific American» (en anglès). [Consulta: 19 gener 2013].
  58. «Evolution of magnetic protection in potentially habitable terrestrial planets» (en anglès). ApJ, 2012. arXiv: 1204.0275.
  59. «The effects of stellar winds on the magnetospheres and potential habitability of exoplanets» (en anglès). Astronomy & Astrophysics, 2014. arXiv: 1409.1237v1.pdf.
  60. «AstronomyCast episode 40: American Astronomical Society Meeting» (en anglès), maig 2007. [Consulta: 17 juny 2007].
  61. Pillai, P.P.. Extraterrestrial Life: A Possibility: A Book by AnVi OpenSource Knowledge Trust (en anglès). Terrain, 2015, p. 123 [Consulta: 15 setembre 2015]. 
  62. «'The end of the world' has already begun, UW scientists say» (en anglès). Science Daily, 30-01-2003 [Consulta: 5 juliol 2011].
  63. «M Dwarfs: The Search for Life is On, Interview with Todd Henry» (en anglès), 29-08-2005. [Consulta: 5 agost 2007].
  64. «The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 M⊕ Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581» (en anglès). The Astrophysical Journal, 2010.
  65. Atkinson, Nancy «Could Chance for Life on Gliese 581g Actually Be “100%”?» (en anglès). , 30-09-2010 [Consulta: 11 juny 2015].
  66. Howell, Elizabeth «A Brief History Of Gliese 581d and 581g, The Planets That May Not Be» (en anglès). , 04-07-2014 [Consulta: 11 juny 2015].
  67. «Red Dwarfs and the End of the Main Sequence» (en anglès). Revista Mexicana d'Astronomia i Astrofísica, pàg. 46-49. Bibcode: 2004RMxAC..22...46A.
  68. Bolmont, I.; Selsis, F.; Owen, J. I.; Ribas, I.; Raymond, S. N. «Water loss from terrestrial planets orbiting ultracool dwarfs: implications for the planets of TRAPPIST-1». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 464, 3, pàg. 3728?3741. arXiv: 1605.00616. Bibcode: 2017MNRAS.464.3728B. DOI: 10.1093/mnras/stw2578.
  69. https://arxiv.org/pdf/1609.05053.pdf First limits on the occurrence rate of short-period planets orbiting brown dwarfs
  70. https://arxiv.org/abs/1610.03460 Formation and composition of Planets around very low mass stars
  71. «New Instrument Reveals Recipe for Other Earths» (en anglès). Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 05-01-2015 [Consulta: 12 juny 2015].
  72. Wall, Mike. «What Might Alien Life Look Like on New 'Water World' Planets?» (en anglès). Space.com, 18-04-2013. [Consulta: 12 juny 2015].
  73. de Vera, Jean-Pierre; Seckbach, Joseph. Habitability of Other Planets and Satellites (en anglès). Springer, 2013, p. 192-193. ISBN 978-1461419440 [Consulta: 17 setembre 2015]. 
  74. Staff «Red Dwarf Stars Could Strip Away Planetary Protection» (en anglès). Astrobiology Magazine, 03-07-2013 [Consulta: 14 juny 2015].
  75. Denise, Chow «NASA's Next Space Telescope Could 'Sniff' Out Alien Planets» (en anglès). Space.com, 29-02-2012 [Consulta: 14 juny 2015].
  76. Staff «Harsh space weather dooms life on red-dwarf planets» (en anglès). Smithsonian Science News, 04-06-2014 [Consulta: 14 juny 2015].
  77. O'Neill, Ian «Red Dwarf Stars Probably Not Friendly for Earth 2.0» (en anglès). Discovery News, 26-05-2015 [Consulta: 14 juny 2015].
  78. «7 "More Worlds", parteix 3 "Plant Men and Others"». A: Star Maker (en anglès), 1937. ISBN 9788087830314. 
  79. Niven, Larry. The Draco Tavern (en anglès). Tor Science Fiction, 2006. ISBN 0765347717 [Consulta: 10 juny 2015]. 
  80. «Image of the Day: Astrophysicist Neil DeGrasse Tyson Pinpoints Superman's Home Planet Krypton in Red Dwarf Star System» (en anglès). Daily Galaxy, 06-11-2012. [Consulta: 10 juny 2015].
  81. Wall, Mike «Superman's Home Planet Krypton 'Found'» (en anglès). , 05-11-2012 [Consulta: 16 setembre 2015].
  82. Baxter, Stephen. Ark (en anglès). Penguin USA, 2011. ISBN 0451463595 [Consulta: 10 juny 2015]. 

Enllaços externs[modifica]