Por primera vez en la historia, los astrónomos han detectado señales de agua en un exoplaneta potencialmente habitable. El hallazgo demuestra que el planeta K2-18b, que orbita alrededor de una enana roja a 110 años luz de la Tierra y era considerado como potencialmente habitable, contiene vapor de agua en su atmósfera.

Es la primera vez que se descubre agua en un planeta ubicado en una zona habitable. Esta zona se refiere a la región orbital alrededor de una estrella donde teóricamente podría haber agua en estado líquido en la superficie de un planeta. El hallazgo fue presentado en dos artículos científicos, uno publicado en Nature Astronomy y otro disponible en arXiv.

"Hasta el momento, este es el único planeta conocido fuera del sistema solar con la temperatura correcta para mantener el agua, además hay agua en su atmósfera, lo que lo convierte en el mejor candidato para la habitabilidad", asegura el científico de exoplanetas del University College de Londres (Reino Unido) y autor principal del artículo en Nature Astronomy, Angelos Tsiaras.

Aunque ambos artículos comparten la conclusión general de que K2-18b contiene agua, hay bastantes diferencias entre sus enfoques, y sus resultados tienen distintas ideas sobre la estructura general del planeta. Los dos equipos de investigación coinciden en que K2-18b no es como la Tierra. Este exoplaneta tiene ocho veces la masa de la Tierra y el doble de tamaño. Está bastante cerca de su estrella (con un período orbital de 33 días), pero dicha estrella tiene la mitad del tamaño y  temperatura que el Sol. La existencia de K2-18b se confirmó en 2015, y varios estudios posteriores sugirieron que se trataba de un planeta rocoso y que posiblemente contaba con una "gran envoltura gaseosa o un océano".

Ambos equipos han trabajado con datos del Telescopio Espacial Hubble para observar los tránsitos estelares de K2-18b mientras orbitaba su estrella. Cuando la luz estelar se mueve a través de la atmósfera de un planeta, se dispersa por la presencia de diferentes elementos y compuestos atmosféricos. Los científicos pueden analizar esta dispersión para determinar su composición atmosférica. Pero el equipo dirigido por el investigador de exoplanetas de la Universidad de Montreal (Canadá) y autor principal del artículo de arXiv, Björn Benneke, también tuvo acceso a datos de los telescopios espaciales Kepler y Spitzer.

El resultado es que el artículo de Nature Astronomy, revisado por expertos y más conservador en sus hallazgos, concluye que hay una concentración significativa de agua dentro de la atmósfera de K2-18b, aunque los investigadores estiman que podría representar como mínimo el 0,01% de la atmósfera y como mucho el 50%.

Tsiaras y su equipo proponen que el planeta probablemente sea una "súper-Tierra" rocosa con una atmósfera que o tiene mucha agua, muy mezclada con un gas transparente como el nitrógeno, o una gran formación de nubes. Esa agua atmosférica podría ser un signo de agua líquida en la superficie (que tal vez podría estar completamente cubierta por un océano), pero esa información todavía no está clara.

Por su parte, Benneke y su equipo concluyen que K2-18b contiene muchas nubes de agua. Pero su visión del planeta es mucho más exótica. Su modelo, que incorpora los datos de Kepler y Spitzer, sugiere que K2-18b es un "mini-Neptuno" formado por un pequeño núcleo helado o rocoso con una envoltura gaseosa. Dentro de ciertas capas de la atmósfera, el vapor de agua es capaz de condensarse en gotas líquidas. Benneke detalla: "Desde el punto de vista de la astrobiología, eso es mucho más importante. Es la presencia de agua líquida, y no de vapor, la que permite que ocurran los procesos bioquímicos de la vida". Por lo tanto, K2-18b podría albergar vida microscópica flotando a través de la capa de gas y viviendo de las gotas de agua condensada en las nubes.

Ambos trabajos presentan limitaciones por la tecnología actual. De hecho, actualmente el telescopio Hubble es considerado casi una reliquia. Sus cámaras no están pensadas para este tipo de estudios, y la única herramienta disponible para analizar los datos y modelar una atmósfera a 110 años luz de distancia es el software.

Kepler y Spitzer cuentan con una gama más amplia de observaciones (de ahí los modelos de formación de nubes del estudio de arXiv), pero son menos precisas que las del Hubble. Todavía no tenemos ni idea de las temperaturas en ese planeta (el equipo de Tsiaras la estima entre -100 -73 °C y 47 °C), de dónde se encuentra el vapor de agua en la atmósfera, de qué otros compuestos se podrían encontrar en ella, si es un planeta mareomotriz, ni cualquier otra característica que pueda dar una idea más clara de lo habitable que podría ser K2-18b.

Los telescopios terrestres pueden producir algunas observaciones útiles, pero resulta muy difícil observar una atmósfera con agua a través de una atmósfera con agua. Algunos telescopios, como el Telescopio Extremadamente Grande en el norte de Chile y el Telescopio de Treinta Metros en Hawái (EE. UU.), podrían tener más suerte en la observación de K2-18b, pero ninguno estará operativo hasta la segunda mitad de la próxima década.

Por lo tanto, nuestra mejor opción ahora mismo consiste en realizar observaciones de seguimiento con dos sucesores del Hubble: el telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), que se lanzará a la órbita en 2021 (aunque ya se ha retrasado varias veces), y el telescopio espacial ARIEL de la ESA, cuyo lanzamiento está programado para 2029. Ambos serán capaces de hacer observaciones más precisas y amplias de todo el espectro electromagnético, lo que permitirá identificar más tipos de moléculas presentes en la atmósfera, como dióxido de carbono, metano o amoníaco. Esos telescopios también nos ayudarán entender mucho mejor el contenido de agua y la estructura de K2-18b, ya sea una súper Tierra o un mini Neptuno.

El experto del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (EE. UU.), Ryan Cloutier, que no participó en ninguno de los estudios, afirma: "El hecho de que todavía estemos usando el Hubble para hacer ciencia innovadora como esta es absolutamente sorprendente". Sin embargo, asegura que un instrumento como el JWST "proporcionará una mejora en la precisión de la medición de orden de magnitud sobre el Hubble". Esta mejora facilitará estudios más detallados de cualquiera de los 55 exoplanetas descubiertos en zonas habitables.

Es importante destacar que las señales del K2-18b siguen siendo discutibles. Cloutier concluye: "Este tipo de estudios siempre resultan difíciles. En el pasado, algunas señales han 'desaparecido' durante de un análisis posterior o alguno independiente realizado por otro equipo de investigación". Aun así, es raro encontrar pruebas de agua en la atmósfera de otro planeta, y este simple hecho debería ayudar a despertar suficiente interés en mantener este tipo de estudios en marcha cuando las tecnologías de la próxima década entren en acción.