Las estrellas antiguas arrojan luz sobre las similitudes de la Tierra con otros planetas

"Acabamos de aumentar la probabilidad de que muchos planetas rocosos sean como la Tierra, y hay una gran cantidad de planetas rocosos en el universo", dijo el coautor Edward Young, profesor de geoquímica y cosmoquímica de la UCLA.

Los científicos, liderados por Alexandra Doyle, estudiante graduada de geoquímica y astroquímica de la UCLA, desarrollaron un nuevo método para analizar en detalle la geoquímica de los planetas fuera de nuestro sistema solar. Doyle lo hizo analizando los elementos en rocas de asteroides o fragmentos de planetas rocosos que orbitaban seis estrellas enanas blancas.

"Estamos estudiando geoquímica en rocas de otras estrellas, lo cual es casi desconocido", dijo Young.

"Aprender la composición de los planetas fuera de nuestro sistema solar es muy difícil", dijo la coautora Hilke Schlichting, profesora asociada de astrofísica y ciencia planetaria de la UCLA. "Utilizamos el único método posible, un método pionero, para determinar la geoquímica de las rocas fuera del sistema solar".

Las estrellas enanas blancas son restos densos y quemados de estrellas normales. Su fuerte atracción gravitacional hace que elementos pesados ​​como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno se hundan rápidamente en sus interiores, donde los elementos pesados ​​no pueden ser detectados por los telescopios. La estrella enana blanca más cercana que Doyle estudió está a unos 200 años luz de la Tierra y la más lejana está a 665 años luz de distancia.

"Al observar estas enanas blancas y los elementos presentes en su atmósfera, estamos observando los elementos que están en el cuerpo que orbitaban a la enana blanca", dijo Doyle. La gran atracción gravitacional de la enana blanca destruye el asteroide o el fragmento de planeta que lo está orbitando, y el material cae sobre la enana blanca, dijo. "Observar a una enana blanca es como hacer una autopsia sobre el contenido de lo que ha engullido en su sistema solar".

Los datos analizados por Doyle fueron recolectados por telescopios, principalmente del W.M. Observatorio Keck en Hawai, que los científicos espaciales habían recolectado previamente para otros fines científicos.

"Si tuviera que mirar una estrella enana blanca, esperaría ver hidrógeno y helio", dijo Doyle. "Pero en estos datos, también veo otros materiales, como silicio, magnesio, carbono y oxígeno, material que se acumula en las enanas blancas de los cuerpos que los orbitan".

Cuando el hierro se oxida, comparte sus electrones con el oxígeno, formando un enlace químico entre ellos, dijo Young. "Esto se llama oxidación, y se puede ver cuando el metal se convierte en óxido", dijo. "El oxígeno roba electrones del hierro, produciendo óxido de hierro en lugar de metal de hierro. Medimos la cantidad de hierro que se oxidó en estas rocas que golpearon a la enana blanca. Estudiamos cuánto se oxida el metal".

Las rocas de la Tierra, Marte y otros lugares de nuestro sistema solar son similares en su composición química y contienen un nivel sorprendentemente alto de hierro oxidado, dijo Young. "Medimos la cantidad de hierro que se oxidó en estas rocas que golpearon a la enana blanca", dijo.

El sol está hecho principalmente de hidrógeno, lo que hace lo opuesto a la oxidación: el hidrógeno agrega electrones.

Los investigadores dijeron que la oxidación de un planeta rocoso tiene un efecto significativo en su atmósfera, su núcleo y el tipo de rocas que produce en su superficie. "Toda la química que ocurre en la superficie de la Tierra se remonta al estado de oxidación del planeta", dijo Young. "El hecho de que tengamos océanos y todos los ingredientes necesarios para la vida se remonta a la oxidación del planeta tal como está. Las rocas controlan la química".

Hasta ahora, los científicos no sabían en detalle si la química de los exoplanetas rocosos es similar o muy diferente a la de la Tierra.

¿Qué tan similares son las rocas que el equipo de UCLA analizó con las rocas de la Tierra y Marte?

"Muy similar", dijo Doyle. "Son similares a la Tierra y a Marte en términos de su hierro oxidado. Estamos descubriendo que las rocas son rocas en todas partes, con una geofísica y geoquímica muy similares".

"Siempre ha sido un misterio por qué las rocas en nuestro sistema solar están tan oxidadas", dijo Young. "No es lo que esperas. Una pregunta era si esto también sería cierto alrededor de otras estrellas. Nuestro estudio dice que sí. Eso es un buen augurio para buscar planetas similares a la Tierra en el universo".

Las estrellas enanas blancas son un ambiente raro para que los científicos analicen.

Los investigadores estudiaron los seis elementos más comunes en la roca: hierro, oxígeno, silicio, magnesio, calcio y aluminio. Utilizaron cálculos matemáticos y fórmulas porque los científicos no pueden estudiar rocas reales de enanas blancas. "Podemos determinar matemáticamente la geoquímica de estas rocas y comparar estos cálculos con las rocas que tenemos de la Tierra y Marte", dijo Doyle, cuya formación es en geología y matemáticas. "Comprender las rocas es crucial porque revelan la geoquímica y la geofísica del planeta".

"Si las rocas extraterrestres tienen una cantidad de oxidación similar a la de la Tierra, entonces se puede concluir que el planeta tiene una tectónica de placas similar y un potencial similar para campos magnéticos como la Tierra, que se cree que son ingredientes clave para la vida", dijo Schlichting. "Este estudio es un gran avance para poder hacer estas inferencias para cuerpos fuera de nuestro propio sistema solar e indica que es muy probable que haya realmente análogos de la Tierra".

Young dijo que su departamento tiene astrofísicos y geoquímicos trabajando juntos.

"El resultado", dijo, "es que estamos haciendo geoquímica real en rocas desde fuera de nuestro sistema solar. La mayoría de los astrofísicos no pensarían en hacer esto, y la mayoría de los geoquímicos nunca pensarían aplicar esto a una enana blanca".

La investigación fue financiada por la NASA.