A la hora de encontrar el tipo adecuado de planeta al que dirigir la búsqueda de vida en otros lugares del universo, el tamaño del planeta importa.
Se cree que todos los planetas se forman mediante un proceso de canibalismo competitivo, en un disco de material alrededor de una estrella naciente. Pequeños fragmentos de polvo chocan y crecen, devorando a sus vecinos. A medida que aumentan de tamaño, también crece su capacidad para consumir todo lo que los rodea y su crecimiento se acelera.
Si un planeta aumenta hasta tener más de unas diez veces la masa de la Tierra antes de que se encienda el horno nuclear de su estrella anfitriona, podrá acumular grandes cantidades de gas. Crecerá hasta convertirse en un gigante gaseoso, como Júpiter y Saturno en nuestro propio sistema solar. Sin duda, esos planetas no serían buenos lugares para buscar vida.
En el otro extremo del espectro, un objeto demasiado pequeño y de masa demasiado baja (como Mercurio o la Luna de la Tierra) no tendrá suficiente gravedad para retener una atmósfera.
Por lo general, cuanto más masivo es un planeta, más masiva será la atmósfera que puede adquirir y mantener.
Esto es importante porque la masa de la atmósfera de un planeta influirá directamente en su clima. Por tanto, la ubicación de la «zona habitable» alrededor de una estrella dependerá de la masa del planeta en cuestión.
Es probable que un planeta más masivo, con una atmósfera más masiva, tenga un efecto invernadero más intenso. Lo más probable es que ese planeta sea habitable a distancias a las que los planetas más pequeños se congelarían.
Del mismo modo, es probable que un planeta más pequeño, con una atmósfera más tenue, sea habitable a distancias a las que los océanos de un mundo más masivo hervirían.
Campo magnético
Aunque un planeta debe tener suficiente masa para adquirir y albergar una atmósfera lo bastante densa como para sustentar la vida, la historia no acaba ahí.
En particular durante su juventud, las estrellas son anfitrionas violentas. Expulsan material al espacio y bombardean continuamente sus planetas con radiación.
Hasta cierto punto, eso es vital para la vida. Sin la energía que la Tierra recibe del Sol, no habría luz y nuestro planeta sería una bola de hielo congelada.
Pero a la bendición de la luz la acompaña una maldición: el viento que sopla desde una estrella puede arrancar la atmósfera de un planeta y dejarlo sin nada.
Por fortuna para la vida en la Tierra, nuestro planeta está protegido de las peores inclemencias del viento solar por su potente campo magnético.
Cuando el viento solar choca con el campo magnético de la Tierra, se desvía a su alrededor, protegiendo el planeta. Solo las tormentas solares más intensas y las partículas más energéticas pueden atravesar esa protección.
Cascadas de partículas cargadas que penetran el escudo magnético de la Tierra caen sobre los polos y causan las magníficas auroras boreales y australes.
Pero ¿qué pasaría si la Tierra no tuviera campo magnético? La situación sería grave. Marte, nuestro vecino planetario más cercano, carece de un campo magnético potente y, muy probablemente, ha estado desprotegido desde los primeros tiempos del sistema solar. Esa falta de protección le ha salido muy cara al planeta: la que una vez fue su densa atmósfera se ha ido erosionando hasta casi desaparecer.
La presencia de un campo magnético es especialmente importante durante la juventud de un planeta, cuando su estrella anfitriona aún es joven e inquieta y expulsa material al espacio con gran energía. A medida que envejecen, las estrellas suelen volverse más apacibles, pero siguen siendo capaces de despojar lentamente a los planetas de sus envolturas gaseosas.
Por tanto, está claro que, para considerarse un objetivo prometedor en la búsqueda de vida, un planeta debe tener un escudo magnético potente que proteja su atmósfera. Pero ¿cómo mantiene un planeta como la Tierra un campo magnético lo bastante potente y durante el tiempo suficiente para ofrecer ese tipo de protección?
Tectónica de placas
El campo magnético de la Tierra está impulsado por una colosal dinamo, en las profundidades del núcleo externo terrestre. Se cree que esta dinamo es impulsada por corrientes de convección en esa región del interior de nuestro planeta. Pero ahí está el problema: ¿cómo se puede mantener la convección dentro de un planeta durante miles de millones de años?
El interior de la Tierra está muy caliente, principalmente como resultado de la desintegración de elementos radiactivos atrapados en su interior. Nuestro planeta pierde lentamente ese calor hacia el espacio a través de su corteza, de modo que las capas superficiales del interior terrestre son más frías que las cercanas al núcleo.
Para iniciar y mantener la convección, se necesita una gran diferencia de temperatura entre dos lugares. Así pues, las corrientes de convección del manto terrestre se deben a que la parte del manto situada justo debajo de la corteza es mucho más fría que la que está junto al núcleo.
Pero aquí viene lo extraño. Si la Tierra no tuviera tectónica de placas, las capas superiores del manto no podrían enfriarse ni de lejos con la misma eficiencia. Al estar más caliente el manto superior, la diferencia de temperatura entre esa región y el interior profundo de la Tierra sería menor, y la convección acabaría cesando.
Y, sin esa convección, la dinamo terrestre se apagaría y su campo magnético se debilitaría y desaparecería.
Se cree que eso es precisamente lo que le ocurrió a Marte. Al principio, es posible que el planeta rojo estuviera lo bastante caliente en su interior como para que se produjera cierto grado de actividad tectónica. Ciertamente, la corteza de Marte contiene indicios de un antiguo campo magnético, congelados en las rocas.
Pero Marte es más pequeño que la Tierra y, por tanto, perdió el calor de su interior hacia el espacio mucho más rápido. Con el tiempo, se enfrió lo suficiente como para no poder mantener la convección, y su campo magnético se debilitó.
En ese momento, el viento solar empezó a arrancar la atmósfera, mientras que, al mismo tiempo, procesos químicos en la superficie la absorbían hacia las rocas. Sin tectónica que reciclara las rocas y generara el campo magnético, Marte se convirtió lentamente en el mundo que vemos hoy.
Además de mantener el campo magnético de nuestro planeta, la tectónica de placas es importante por muchas otras razones, sobre todo en lo que respecta a la creación de la atmósfera que respiramos hoy.
Sin agua
Está claro que la actividad tectónica es importante para la vida en la Tierra y, por tanto, sería sin duda un criterio clave en la búsqueda de vida en otros lugares. Sin embargo, algunos investigadores sugieren que la historia podría ser aún más compleja de lo que pensábamos.
A lo largo de los años, varios estudios han sugerido que, sin agua, la Tierra no tendría tectónica de placas ; una teoría que sigue siendo objeto de un intenso debate.
La idea general es que el agua actúa como lubricante, ya sea entre placas que chocan (ayudándolas a superar la fricción entre ellas) o dentro del manto terrestre (aumentando su fluidez, ayudándolo a moverse y facilitando las corrientes de convección que allí se producen).
Sin agua, un planeta quizá tendría que ser algo más masivo que la Tierra para sostener la tectónica de placas. Si la Tierra se hubiera formado mucho más seca, el movimiento de sus placas podría haberse detenido hace mucho tiempo, lo que habría hecho cesar la convección del manto y habría purgado nuestra atmósfera, igual que la de Marte.
Así que, con esta teoría, volvemos al punto de partida.
La vida misma necesita agua, pero para conservar su atmósfera, un planeta necesita un campo magnético.
Para mantener un campo magnético, un planeta necesita una dinamo.
Para tener una dinamo, necesita tectónica de placas.
Y para mantener la tectónica de placas, necesita agua.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autores: Jonti Horner es investigador sénior del vicerrector en la University of Southern Queensland. Belinda Nicholson es doctoranda en la University of Southern Queensland, con sede en Toowoomba, Queensland. Brad Carter imparte clases e investiga en física y astronomía en la University of Southern Queensland.
Imagen: La imagen de satélite de GOES-13 y GOES-15 de la NOAA, del 31 de marzo de 2014 y difundida el 1 de abril de 2014, muestra los sistemas de baja presión en el Pacífico oriental, sobre el centro de Estados Unidos y en el Atlántico oriental. REUTERS.