¿El exoplaneta TRAPPIST-1 b podría tener atmósfera? La luz da una pista

Los datos del telescopio James Webb sugieren que TRAPPIST-1 b podría ser un mundo rocoso sin atmósfera, o bien tener un clima brumoso inesperado

TRAPPIST-1 es una estrella enana roja ultrafría que alberga un sistema planetario con siete planetas rocosos del tamaño de la Tierra. Las enanas rojas, al ser más pequeñas y frías que nuestro Sol, son ideales para observar planetas cercanos en detalle, especialmente con el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Un aspecto clave en la búsqueda de vida en otros mundos es determinar si estos planetas poseen atmósferas. Esto puede lograrse a través de la espectroscopía de emisión, que mide el calor que irradia un planeta, o mediante espectroscopía de tránsito, que detecta los gases atmosféricos cuando el planeta pasa frente a su estrella. Sin embargo, las superficies inhomogéneas de las enanas rojas complican estas mediciones, lo que hace crucial explorar nuevas técnicas, como las ocultaciones.

Un equipo internacional de investigadores ha publicado en Nature Astronomy un análisis exhaustivo de las observaciones en el infrarrojo medio de TRAPPIST-1 b, el planeta más cercano a su estrella. Su objetivo principal fue confirmar si este mundo rocoso tiene una atmósfera. Los datos provienen del Telescopio Espacial James Webb (JWST), que ha revolucionado el estudio de exoplanetas al permitir la medición detallada de sus emisiones térmicas.

TRAPPIST-1 b pertenece al famoso sistema de la estrella enana roja TRAPPIST-1, descubierta en 2017, que incluye siete planetas similares en tamaño a la Tierra, tres de los cuales se encuentran en la zona habitable. Este planeta, al estar tan cerca de su estrella, recibe radiación comparable a la que recibe Mercurio en nuestro Sistema Solar.

La teoría de la roca desnuda

En un estudio anterior, las observaciones en una sola longitud de onda (15 micras) ya habían sugerido que TRAPPIST-1 b probablemente carece de atmósfera y tiene una superficie oscura, similar a una roca desnuda que absorbe casi toda la luz estelar. Sin embargo, esta conclusión no era definitiva. La reciente investigación amplió estos datos midiendo también la emisión a 12,8 micras, lo que permitió un análisis comparativo más profundo.

Los científicos utilizaron un método llamado espectroscopía de emisión térmica, que mide la luz infrarroja emitida por el planeta al pasar detrás de su estrella en un evento conocido como «ocultación». Al comparar la cantidad de luz estelar antes y durante la ocultación, pudieron aislar la radiación proveniente del planeta. Esta técnica es especialmente útil para planetas que orbitan enanas rojas, ya que sus superficies inhomogéneas pueden interferir con otros métodos más tradicionales como la espectroscopía de tránsito.

Los resultados sorprendieron a los investigadores. Aunque los datos no encajaban del todo con la idea de un planeta oscuro y sin atmósfera, sugerían dos escenarios posibles. En primer lugar, una superficie rocosa compuesta por ultramáficas —rocas volcánicas ricas en minerales— explicó de manera más precisa las emisiones observadas. Estas rocas, al tener propiedades térmicas específicas, podrían ser responsables del patrón de radiación registrado.

O bien un mundo con atmósfera

El segundo escenario, más complejo y menos esperado, es que TRAPPIST-1 b tenga una atmósfera rica en dióxido de carbono (CO₂) junto con brumas. En general, una atmósfera con abundante CO₂ absorbería gran parte de la radiación a 15 micras, lo que no coincidía con las observaciones anteriores. Sin embargo, las brumas podrían cambiar radicalmente el panorama. Estas partículas en la atmósfera superior podrían calentar esa capa específica, creando una «inversión térmica» similar a la que se observa en la estratósfera terrestre. En tal caso, el CO₂ emitiría luz en lugar de absorberla, explicando la alta emisión detectada a 15 micras en comparación con 12,8 micras.

El Dr. Michiel Min, del Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos (SRON), explicó la fascinación detrás de este hallazgo: “Estas inversiones térmicas son comunes en cuerpos del Sistema Solar, como la atmósfera brumosa de Titán, la luna de Saturno. Sin embargo, la química esperada en TRAPPIST-1 b sería muy distinta, lo que nos sugiere un tipo de atmósfera completamente nuevo que nunca hemos visto antes”.

A pesar de esta intrigante posibilidad, los autores del estudio advierten que la explicación atmosférica sigue siendo menos probable que la de una superficie rocosa desnuda. Las preguntas sobre cómo se formarían las brumas y la estabilidad climática a largo plazo en un planeta tan cercano a su estrella son temas abiertos que requieren futuras investigaciones.

Estos resultados subrayan las dificultades de determinar la presencia de una atmósfera utilizando únicamente mediciones en unas pocas longitudes de onda. Sin embargo, el interés en estas técnicas está en crecimiento. De hecho, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) ha aprobado recientemente el programa “Rocky Worlds”, que dedicará 500 horas de tiempo de observación con el JWST para estudiar exoplanetas similares a TRAPPIST-1 b mediante ocultaciones en 15 micras.

En el futuro, modelos climáticos tridimensionales más avanzados y nuevas observaciones serán clave para confirmar cuál de los dos escenarios (una superficie rocosa ultramáfica (rocas oscuras) o una atmósfera brumosa) representa realmente a TRAPPIST-1 b.

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