Zona de habitabilidad para niños
En astrofísica, la zona de habitabilidad estelar es la región alrededor de una estrella donde un planeta rocoso podría tener agua líquida en su superficie. Esto es muy importante porque el agua líquida es esencial para la vida tal como la conocemos.
Para que un planeta esté en esta zona, debe recibir la cantidad justa de calor de su estrella. Si está muy cerca, el agua se evaporaría; si está muy lejos, se congelaría. Además de la distancia, otros factores influyen, como la forma de la órbita del planeta, cómo gira sobre sí mismo, su atmósfera y si tiene otras fuentes de calor, como el calor interno o el calor de las mareas.
En nuestro Sistema Solar, la zona de habitabilidad se calcula que está entre 0.84 y 1.67 UA (una UA es la distancia de la Tierra al Sol). La Tierra está justo en esta zona. Si la Tierra estuviera más cerca del Sol, como Venus, sufriría un efecto invernadero descontrolado. Si estuviera más lejos, toda el agua se congelaría.
Gracias a telescopios como el telescopio espacial Kepler, hemos descubierto muchos exoplanetas rocosos en las zonas de habitabilidad de otras estrellas. Esto ha hecho que los científicos se interesen mucho más en estudiar estas zonas, lo que es clave para la astrobiología (el estudio de la vida en el universo).
Contenido
- ¿Cómo se descubrió la zona de habitabilidad?
- ¿Cuáles son las regiones de la zona habitable?
- ¿Cómo se calcula la zona de habitabilidad?
- ¿Cómo afecta el tipo de estrella a la zona habitable?
- ¿Qué es la zona de habitabilidad ultravioleta?
- ¿Existe una zona de habitabilidad galáctica?
- ¿Qué significa "potencial para la vida"?
- Galería de imágenes
- Véase también
¿Cómo se descubrió la zona de habitabilidad?
Primeras ideas sobre la zona habitable
La idea de una "zona templada" alrededor de una estrella se mencionó por primera vez en 1853 por William Whewell. Él la describió de forma general.
Un siglo después, en 1953, Harlow Shapley y Hubertus Strughold hablaron de la importancia del agua líquida para la vida. Ellos llamaron a esta región el "cinturón de agua líquida".
En 1959, Su-Shu Huang hizo un estudio más detallado, considerando cómo las estrellas cambian con el tiempo y cómo los planetas se mueven en sistemas con varias estrellas.
Stephen H. Dole, en 1964, estimó que podría haber muchos planetas habitables en nuestra Vía Láctea.
Finalmente, en 1993, Kasting, Whitmire y Reynolds desarrollaron el concepto moderno de la zona de habitabilidad. Usaron modelos climáticos para definir los límites exactos, considerando cómo el CO2 afecta la temperatura.
¿Cuáles son las regiones de la zona habitable?
La zona habitable es una región amplia. Un planeta rocoso con las condiciones adecuadas (como su atmósfera o su rotación) puede tener agua líquida en su superficie.
El Laboratorio de Habitabilidad Planetaria (PHL) de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo creó un indicador llamado Habitable Zone Distance (HZD). Este valor (entre -1 y +1) nos dice dónde está un planeta dentro de la zona habitable de su estrella.
Hay tres regiones principales en la zona habitable: el confín interno, la región central y el confín externo. El tamaño de cada una depende de la luminosidad de la estrella.
El confín interno: la zona más cercana a la estrella
El confín interno es la parte de la zona habitable más cercana a la estrella, con un HZD de -1 a -0.5. Si un planeta está más cerca de la estrella que este límite, su temperatura sería demasiado alta para el agua líquida.
Algunos estudios sugieren que los planetas secos (con poca agua) podrían estar más cerca de la estrella y aun así tener agua líquida. Esto se debe a que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, y si hay menos agua, el efecto invernadero sería menor.
La Tierra está en el límite entre el centro y el confín interno de la zona habitable de nuestro Sistema Solar. Los planetas en esta región están muy expuestos a la actividad de sus estrellas. Esto puede hacer que pierdan su atmósfera o que queden "anclados por marea", lo que significa que siempre muestran la misma cara a su estrella, teniendo un lado muy caliente y otro muy frío.
Entre los exoplanetas potencialmente habitables descubiertos, varios están en el confín interno, como Kepler-438b, Kepler-296e y Gliese 667 Cc.
El centro: la región ideal
La región central es el corazón de la zona habitable, con un HZD de -0.5 a +0.5. Algunos expertos creen que un planeta en esta región podría ser incluso mejor para la vida que la Tierra, llamándolos "superhabitables".
Los planetas en esta zona, como Kepler-442b, suelen tener temperaturas medias frías, a menos que tengan una atmósfera más densa o calor adicional. En el futuro, podremos saber más sobre sus atmósferas y temperaturas reales.
El confín externo: el límite más lejano
El confín externo es el límite más alejado de la zona habitable, con un HZD de +0.5 a +1. Esta es la región más amplia, y algunos científicos creen que podría ser aún mayor, llamándola "zona de habitabilidad optimista".
Si un planeta en esta zona se enfría demasiado, el dióxido de carbono en su atmósfera podría congelarse, formando nubes que reflejarían la luz del sol y causarían una glaciación global permanente.
La mayoría de los exoplanetas en el confín externo, como Kepler-186f, tienen temperaturas medias muy frías, alrededor de -30 °C o menos, si sus atmósferas son como la de la Tierra.
¿Cómo se calcula la zona de habitabilidad?
Los límites de la zona habitable cambian según la luminosidad de la estrella: cuanto más brillante es una estrella, más lejos está su zona habitable. Como solo conocemos bien la zona habitable de nuestro Sol, las estimaciones para otras estrellas son teóricas y pueden variar.
El PHL usa fórmulas para calcular estos límites. Estas fórmulas consideran la luminosidad y la temperatura de la estrella. También usan una fórmula para calcular el HZD de un planeta, que nos dice su posición dentro de la zona habitable.
Ejemplos de planetas en la zona habitable
Aquí tienes algunos de los exoplanetas confirmados con mayor Índice de Similitud con la Tierra (IST), que indica cuán parecidos son a nuestro planeta:
| # | Nombre | Tipo estelar | Confín interno | Confín externo | Distancia | HZD | Temperatura (°C) | Anclado |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N/d | Tierra | G | 0.84 UA | 1.67 UA | 1 UA | –0.5 | 14 °C | No |
| 1 | Kepler-438b | K | 0.159 UA | 0.407 UA | 0.17 UA | –0.94 | 37.45 °C | Sí |
| 2 | Kepler-296e | M | 0.134 UA | 0.347 UA | 0.15 UA | –0.87 | 33.45 °C | Sí |
| 3 | Gliese 667 Cc | M1.5V | 0.096 UA | 0.251 UA | 0.12 UA | –0.62 | 13.25 °C | Sí |
| 4 | Kepler-442b | K | 0.274 UA | 0.681 UA | 0.41 UA | –0.34 | −2.65 °C | No |
| 5 | Kepler-62e | K2V | 0.353 UA | 0.857 UA | 0.43 UA | –0.70 | 28.45 °C | No |
| 6 | Kepler-452b | G2 | 0.828 UA | 1.95 UA | 1.05 UA | –0.61 | 29.35 °C | No |
| 7 | Gliese 832 c | M1.5 | 0.132 UA | 0.343 UA | 0.16 UA | –0.72 | 21.55 °C | Sí |
| 8 | K2-3 d | M0.2 | 0.207 UA | 0.527 UA | 0.21 UA | -1.00 | 48.95 °C | Sí |
| 9 | Kepler-283c | K | 0.260 UA | 0.646 UA | 0.34 UA | –0.58 | 17.95 °C | Sí |
| 10 | Tau Ceti e | G8.5V | 0.522 UA | 1.250 UA | 0.55 UA | –0.92 | 49.75 °C | No |
¿Cómo afecta el tipo de estrella a la zona habitable?
El tipo de estrella es el factor más importante que define la zona habitable. Las estrellas más frías y pequeñas que el Sol (tipos M y K) viven mucho más tiempo y su zona habitable es pequeña y estable. Las estrellas más grandes (tipos F, A, B y O) tienen zonas habitables más grandes, pero que cambian mucho en su corta vida.
Estrellas M y K tardío: las enanas rojas
Las enanas rojas son las estrellas más pequeñas y comunes, representando el 75% de las estrellas en la Vía Láctea. Viven billones de años, mucho más que nuestro Sol.
Sin embargo, la vida en planetas alrededor de enanas rojas es un tema de debate. Al principio de su vida, estas estrellas son muy activas y lanzan llamaradas que aumentan la radiación ultravioleta hasta 10,000 veces. Esto podría hacer que un planeta pierda su atmósfera.
Debido a su poca luz, la zona habitable de las enanas rojas es muy pequeña y está muy cerca de ellas. Esta cercanía también significa que los planetas pueden quedar "anclados por marea", sin rotar, lo que afectaría su campo magnético y los dejaría desprotegidos.
A pesar de esto, algunos científicos creen que la luz de las enanas rojas podría ayudar a los planetas a evitar glaciaciones permanentes. Además, la fotosíntesis (el proceso que usan las plantas para crear su alimento) sería posible con su tipo de luz.
Estrellas K, G y F: las más estables
Las estrellas naranjas, amarillas (como nuestro Sol) y blancas-amarillas son consideradas las mejores para la vida por su estabilidad y la distancia de su zona habitable. A diferencia de las enanas rojas, su fase de actividad intensa es mucho más corta, lo que ayuda a que los planetas no pierdan sus atmósferas.
Aunque son favorables, hay diferencias. Las estrellas tipo F emiten más radiación ultravioleta. Un planeta similar a la Tierra necesitaría una capa de ozono muy densa para proteger la vida. Por eso, las enanas naranjas (tipo K) se consideran las más adecuadas para la habitabilidad planetaria, incluso más que las estrellas como el Sol.
Estrellas A, B y O: las gigantes luminosas
Las estrellas tipos A, B y O son las más grandes y brillantes, pero también las que viven menos tiempo (solo unos pocos millones de años). Las gigantes azules (tipos O y B) emiten vientos estelares muy fuertes y mucha radiación ultravioleta, lo que dificulta la formación de planetas.
Aunque tienen la zona habitable más grande, es muy difícil que se formen planetas allí antes de que la estrella agote su combustible. Incluso en estrellas tipo A, la radiación ultravioleta podría ser demasiada y dañar moléculas importantes como el ADN. Además, su zona habitable se expandiría tan rápido que la vida no tendría tiempo de evolucionar.
¿Qué es la zona de habitabilidad ultravioleta?
Esta zona se define por la cantidad de radiación ultravioleta (UV) que el ADN puede soportar. Si un planeta recibe demasiada radiación UV, las moléculas se destruirían. Si recibe muy poca, no habría suficiente energía para ciertos procesos biológicos.
Se cree que la cantidad máxima de radiación UV que el ADN puede tolerar es el doble de la que la Tierra recibió hace 3,800 millones de años. En nuestro Sistema Solar, esta zona estaría entre 0.7 y 1.9 UA. Esta zona suele estar más cerca de la estrella que la zona de habitabilidad del agua líquida, especialmente en estrellas poco luminosas.
¿Existe una zona de habitabilidad galáctica?
Algunos científicos, como Peter Ward y Donald E. Brownlee, sugieren que la ubicación de nuestro Sistema Solar en la Vía Láctea es especial. A esto lo llaman la "zona galáctica habitable".
Esta zona forma un anillo alrededor del centro de la galaxia, entre 4 y 10 kiloparsecs de distancia. Se cree que es la única región donde pueden existir sistemas con planetas capaces de albergar vida. Fuera de este anillo, las estrellas tienen muy pocos elementos pesados para formar planetas rocosos. Más cerca del centro galáctico, hay demasiados eventos energéticos, como las supernovas, que serían peligrosos para la vida.
¿Qué significa "potencial para la vida"?
.jpg)
Al principio, "zona habitable" se refería a la región donde podía haber vida. Pero ahora, se refiere solo a la zona donde puede haber agua líquida. Esto es porque la vida podría surgir en otros lugares, incluso fuera de la zona habitable. Por ejemplo, lunas como Europa (de Júpiter) o Titán (de Saturno) podrían tener océanos bajo una capa de hielo, calentados por su actividad geológica o por las mareas.
Además, la ubicación de un planeta es solo un factor. Un planeta en la zona habitable podría ser un gigante gaseoso o ser demasiado pequeño para retener una atmósfera. Otros factores importantes son la composición de la atmósfera, la forma de la órbita, si tiene un campo magnético, y la edad del sistema.
A pesar de todo, los miles de exoplanetas descubiertos nos hacen ser optimistas. Se estima que hay unos 40,000 millones de planetas similares a la Tierra en la zona habitable solo en la Vía Láctea, y 11,000 millones de ellos podrían orbitar estrellas como el Sol. Esto sugiere que el exoplaneta habitable más cercano podría estar a solo 12 años luz de la Tierra.
Galería de imágenes
-
Órbita de 55 Cancri f dentro de la zona de habitabilidad planetaria de su estrella 55 Cancri
-
Órbita de Kepler-186f en el confín externo de la ZH de su estrella y comparación con la órbita terrestre
Véase también
En inglés: Habitable zone Facts for Kids
