La formación de planetas como la Tierra puede depender de una "lluvia" de luz de supernova

La búsqueda de planetas similares a la Tierra es uno de los principales objetivos de la astronomía. Esta búsqueda es importante porque nos permite investigar entornos con procesos geoquímicos y posiblemente biológicos similares a los de nuestro planeta.

Las observaciones de exoplanetas rocosos en zonas habitables proporcionan información sobre su composición, estructura interna y condiciones atmosféricas. Esto también nos ayuda a comprender la historia de la formación y evolución de la Tierra.

Para comprender la historia de la Tierra y planetas similares, es necesario reconstruir las condiciones que hicieron habitables a estos mundos. Esto incluye la evolución del disco protoplanetario, la acreción de sólidos y la retención de volátiles. Al identificar qué etapas son comunes o raras, es posible comprender si estos planetas similares a la Tierra son frecuentes en el universo. Otro punto importante es comprender qué factores externos influyen en estos procesos y la frecuencia de estos objetos.

Un artículo reciente publicado en Science Advances sugiere que la formación de planetas similares a la Tierra podría requerir un baño de rayos cósmicos generados por supernovas cercanas.

Según el estudio, la presencia de ciertos isótopos y la existencia de agua en cantidades suficientes se debe a la emisión de partículas en las supernovas. Las explosiones de supernovas cercanas no solo enriquecen el medio interestelar con elementos pesados, sino que también podrían influir en la formación y evolución de los planetas.

Origen de la Tierra

Comprender cómo llegamos hasta aquí requiere comprender la historia de la formación y evolución del planeta Tierra. Se estima que la Tierra se formó hace unos 4.540 millones de años a partir de la acreción de planetesimales en el disco protoplanetario. Las colisiones sucesivas dieron lugar al crecimiento de un protoplaneta rocoso, y tras el hundimiento de materiales más densos para formar el núcleo, se formaron el manto y la corteza.

Aunque este escenario general se comprende bien en astronomía, algunas preguntas siguen sin respuesta. Una de las principales se refiere al origen del agua, uno de los factores más importantes para la existencia y el mantenimiento de la vida. Aún se desconoce con exactitud qué proceso condujo a la abundancia de agua en la Tierra y cómo se formó.

El problema del agua

El agua es abundante en el planeta Tierra, pero es importante considerar que no es tan abundante como para que el planeta se convierta en un mundo Hyceano, o un mundo de agua. La cantidad adecuada de agua en el planeta se debe a un equilibrio térmico ideal en el Sistema Solar. Este equilibrio térmico se debe a la desintegración de elementos de vida corta llamados radionucleidos de vida corta (SLR). Estos isótopos liberan calor durante su desintegración radiactiva, calentando el medio ambiente.

Este calentamiento temprano controló la retención de volátiles, especialmente agua, en los planetas rocosos en formación. Existe evidencia de que el Sistema Solar se enriqueció con aumentos del nivel del mar (SLR), como el análisis de meteoritos, que presentan excesos de isótopos de desintegración. Estos registros confirman que el calentamiento radiativo inicial fue suficiente para limitar la cantidad de agua incorporada por la Tierra, creando condiciones que contribuyeron a la habitabilidad del planeta.

El papel de las supernovas

Se sabe que el origen de los isótopos radiactivos de vida corta son las explosiones de supernovas. Estas explosiones ocurren cuando una estrella masiva llega al final de su vida y libera su capa exterior de forma energética. Sin embargo, algunos astrónomos creen que esta explosión destruiría el disco protoplanetario e impediría la formación de planetas. El hecho de que el disco primigenio del Sol se haya mantenido intacto plantea la posibilidad de que esta configuración sea poco común.

Si la configuración que permitió la formación de la Tierra fuese poco común, esto implicaría que los planetas rocosos similares a la Tierra también serían escasos. Un artículo reciente publicado en Science Advances analiza la posibilidad de que el Sistema Solar primitivo estuviera expuesto a rayos cósmicos de una supernova más distante. Estos rayos cósmicos serían suficientes para provocar las reacciones necesarias en el disco protoplanetario sin destruir su estructura. Por lo tanto, estiman que la formación de planetas similares a la Tierra podría haber sido común.

Rayos cósmicos

Una supernova se produce cuando la parte exterior de una estrella es expulsada al morir y la parte interior colapsa. En este proceso, se emiten rayos cósmicos, partículas altamente energéticas que se propagan por el espacio a velocidades cercanas a la de la luz. Los rayos cósmicos pueden formarse en procesos astrofísicos extremos, como explosiones de supernovas, vientos de estrellas masivas, remanentes de supernovas y, a energías más altas, núcleos galácticos activos.

Al interactuar con los campos magnéticos y la materia, los rayos cósmicos producen una serie de efectos interesantes. Por ejemplo, al entrar en la atmósfera terrestre, colisionan con los núcleos atómicos y generan lluvias de partículas secundarias, como muones y neutrinos, que se detectan. En entornos astrofísicos, los rayos cósmicos desempeñan un papel importante en la distribución de elementos en el universo.

Referencia de la noticia

Ryo et al. 2025 Un baño de rayos cósmicos en una supernova pasada da origen a planetas similares a la Tierra Avances científicos.