Efecto de planetas cercanos en la habitabilidad de un planeta

• Título: Dynamical considerations for life in multihabitable planetary systems.
• Autores: Jason H. Steffen and Gongjie Li
• Institución del primer autor:  University of Nevada, Las Vegas, Department of Physics and Astronomy.
• Estado del trabajo: Aceptado en ApJ.
• Astrobite original: Effects on Habitability from Nearby Neighboring Planets, por Joseph Schmitt.

A todos nos gustaría tener una buena relación con nuestros vecinos, pero ¿qué tan amigables son los vecinos planetarios? ¿Pueden ser estos una pesadilla, o bien podrían ser nuestros mejores amigos? Los autores del artículo de hoy exploran dos aspectos de esta relación amistosa entre planetas: 1) ¿Puede un planeta cambiar la inclinación de su vecino y ser la causa de un violento cambio climático?, o bien ¿puede este facilitar la aparición de vida en su vecino?

Cambiando la inclinación

La inclinación, u oblicuidad, de la Tierra se mantiene relativamente estable entre alrededor 22.1 a 24.5 grados (23.5 grados actualmente), pero sin la Luna esta inclinación puede variar desde 0 hasta 45 grados. Esto resultaría en un extremo y violento cambio climático, además de diferencias extremas entre las temporadas. Es posible que Marte haya tenido una historia así de caótica, aunque todavía es debatible cuanto estos extremos cambios de clima pueden afectar la habitabilidad de un planeta. Así como la presencia de la Luna estabiliza la oblicuidad de la Tierra, interacciones orbitales con un planeta cercano pueden desestabilizarla. Especialmente si los planetas se encuentran en resonancia orbital. Los planetas se encuentran en resonancia cuando sus periodos orbitales están relacionados por un cociente de enteros pequeños, como 2:3 (por ejemplo, un planeta con un periodo de 20 días y otro de 30 días). De hecho, la resonancia 6:7 entre Kepler-36b y c inspiró este artículo.

Los autores simularon sistemas planetarios con diferentes configuraciones orbitales para probar si la resonancia desestabiliza la oblicuidad del planeta vecino. Luego los autores compararon estas simulaciones con un grupo de control de planetas sin resonancia orbital, y propiedades orbitales similares. También estos investigaron un sistema solar análogo al de la Tierra en el cual remplazaron la Tierra por un par de planetas de similar masa, pero sin lunas en resonancia 6:7 con órbitas centradas a una UA. En estos escenarios los autores encontraron que la presencia de planetas cercanos no incrementaba significativamente el cambio en oblicuidad en el periodo de la simulación de 20 Mega-años, independientemente de si los planetas estaban en resonancia o no. De hecho, el par de planetas similares a la Tierra con resonancia 6:7 exhibía menor variación en su oblicuidad que un planeta terrestre sin luna y oblicuidad inicial de menos de 20 grados (Fig. 1).

Figura 1. La variación de oblicuidad de tres planetas en función de su oblicuidad inicial. Los tres colores representan el mínimo (azul), la media (rojo), y el máximo (amarillo) en oblicuidad de los planetas durante los 20 Mega-años simulados. La imagen en el tope es la de una planeta como la Tierra sin luna. Medio: El planeta interior del par de planetas sin lunas parecidos a la Tierra y en resonancia 6:7. Ambos con una órbita centrada a una UA. Inferior: Planeta exterior del par de planetas en resonancia 6:7 sin luna.

Panspermia:

Si dos planetas se encuentran tan cerca uno de otro, uno se podría preguntar si sería posible que vida salte de una planeta a otro. La vida de un planeta bien podría tomar un aventón hacia otro planeta gracias a una colisión con un cometa o asteroide. La colisión causaría que material sea eyectado de un planeta y acabe en otro. La idea de que la vida en la Tierra se originó en Marte es popular en los medios de comunicación. Sin embargo, si hubieran existido dos planetas como la Tierra en resonancia 6:7, el tamaño angular relativo de cada planeta sería 25 veces mayor de como la tierra se ve desde Marte. Esto proporcionaría a un hipotético microbio espacial un blanco mayor para aterrizar en otro planeta.

Los autores tomaron la misma simulación planetaria y añadieron eyecciones de hipotéticas colisiones de asteroides. Cada planeta fue dividido en 768 regiones, cada región era la fuente de 3 partículas eyectadas, y cada una de estas 3 partículas siendo eyectada a una velocidad aleatoria. Este proceso se repitió 10 veces en distintas posiciones del planeta durante su orbita. El siguiente paso fue simular los siguientes 10 millones de años del sistema planetario y ver cuanto material eyectado de un planeta terminaba en su planeta vecino.

Los autores encontraron tres conclusiones importantes:

1-Colisiones menos energéticas eran capaces de transferir material de un planeta a otro. Esto se debe a que la diferencia relativa entre las velocidades de los planetas era pequeña.

2-Velocidades más bajas significa que más de la superficie del planeta puede ser compartido con su vecino.

3-Si una partícula es transferida de un planeta a otro, la probabilidad de que otra partícula lo haga aumenta. Las probabilidades de las partículas no son independientes.

Como era de esperar, la taza de material transferido de un planeta a otro incrementa a medida que los planetas se acercan. Estas conclusiones sobre la posible panspermia y oblicuidad de planetas, no descarta la posibilidad de que la vida se forme en pares de planetas orbitandose cerca. Es más, si la vida surge en un planeta habría una alta probabilidad de que la vida pueda encontrar su camino hacia el planeta vecino, poblando así el sistema planetario.