La brecha de monóxido de carbono ayuda a encontrar exoplanetas habitables

La búsqueda de exoplanetas habitables implica buscar planetas con condiciones similares a las de la Tierra, como agua líquida y el rango de temperatura y condiciones atmosféricas adecuadas. Un factor crucial es la ubicación del planeta en la zona habitable, la región alrededor de la estrella donde puede existir agua líquida en la superficie del planeta. El telescopio Kepler de la NASA, lanzado en 2009, reveló que entre el 20 y el 50% de las estrellas visibles pueden albergar planetas rocosos habitables equivalentes al tamaño de la Tierra. Sin embargo, la presencia de agua líquida por sí sola no garantiza la habitabilidad de un planeta. En la Tierra, los compuestos de carbono como el dióxido de carbono (CO2), metano (CH4El monóxido de carbono (CO) desempeñó un papel crucial en la configuración del clima y la biogeoquímica y podría haber contribuido al surgimiento de la vida.

Teniendo esto en cuenta, un estudio reciente realizado por el profesor asociado Kazumi Ozaki del Instituto de Tecnología de Tokio, junto con el coinvestigador Yasuto Watanabe de la Universidad de Tokio, tiene como objetivo ampliar la búsqueda de planetas habitables. Publicado en la Revista Astrofísica El 10 de enero de 2024, los investigadores utilizaron modelos atmosféricos para determinar qué condiciones podrían conducir a una atmósfera rica en dióxido de carbono en planetas similares a la Tierra que orbitan estrellas similares al Sol (tipo F, G y K). Los modelos atmosféricos sugieren que este fenómeno, conocido como escape de dióxido de carbono, pudo haber ocurrido en las atmósferas de los primeros planetas, dando origen potencialmente a la vida.

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«El potencial de escape de dióxido de carbono es crucial para resolver el problema fundamental del origen de la vida en la Tierra porque es más probable que se formen diversos compuestos orgánicos adecuados para la química prebiótica en una atmósfera rica en dióxido de carbono que en dióxido de carbono».2«Ambiente rico», explica el Dr. Ozaki.

Los investigadores desarrollaron un modelo del ciclo del dióxido de carbono entre la atmósfera y los océanos, teniendo en cuenta las diferentes fuentes de producción de dióxido de carbono, sus mecanismos de transporte y los procesos implicados en su eliminación. Fotodegradación del CO2donde CO2 Se descompone en dióxido de carbono cuando se expone a la luz y es la principal fuente de dióxido de carbono. Otras fuentes incluyen reacciones fotoquímicas en la atmósfera, emisiones de gases volcánicos y descomposición hidrotermal de formaldehído (H2).2CO) en el océano. La eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera se produjo principalmente mediante su reacción con los radicales hidroxilo (OH) formados como resultado de la fotólisis del vapor de agua y, en menor medida, por deposición en la superficie del planeta.

Los investigadores descubrieron que el escape de CO2 ocurre cuando la producción de CO2 excede la eliminación por los radicales OH. Esto puede ser causado por un alto nivel de dióxido de carbono.2 Niveles o presencia de gases reductores de volcanes que compiten por los radicales OH. A 277 K, las condiciones para que escape el dióxido de carbono son la presión parcial del dióxido de carbono.2 supera los 0,2 bar. Sin embargo, a temperaturas más altas (300 K), el CO2 que se escapa requiere un mayor porcentaje de CO2.2 Los niveles de gases volcánicos se deben al aumento del vapor de agua en la atmósfera, que es una fuente importante de radicales OH. Una vez iniciados, los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera están limitados únicamente por la deposición superficial, tal como el dióxido de carbono se deposita en la superficie del planeta.

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En particular, los cambios en CO y CO2 Y CH4 Los niveles antes y después del efecto desbocado condujeron a una brecha reflejada en el espacio de fase definido por las relaciones de sus presiones parciales (pCO/pCO2 y pCH4/pCO22). «Nuestros resultados indican que una brecha de dióxido de carbono que se escapa es una característica general de los planetas sin vida similares a la Tierra que orbitan alrededor de estrellas similares al Sol, lo que proporciona información sobre las propiedades y la habitabilidad potencial de los exoplanetas», dice el Dr. Ozaki.

Aunque las condiciones exactas que dan origen a la vida siguen siendo inciertas, descubrimientos como la brecha de dióxido de carbono que se escapa proporcionan pistas valiosas en nuestra búsqueda de planetas habitables que podrían facilitar el surgimiento de vida entre los aproximadamente 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor del sol. . Estrellas en la Vía Láctea.

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