Los niveles de salinidad del océano afectan la cantidad de hielo marino que se forma y, a su vez, afectan el albedo de la Tierra
Existe un vínculo entre la salinidad de los océanos de la Tierra y su clima. La salinidad puede tener un dramático efecto en el clima de cualquier planeta similar a la Tierra que orbite una estrella similar al Sol. Pero ¿Qué sucede con los exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas enanas de tipo M?
Cada planeta tiene un albedo medible, el porcentaje de luz estelar que refleja hacia el espacio. Se mide en una escala que va desde 0, que sería un objeto negro que no refleja luz, hasta 1,00, un objeto que refleja toda la luz. Dado que un albedo más alto refleja más luz estelar, tiene un efecto de enfriamiento en el clima de un objeto.
En nuestro sistema solar, la luna Encélado de Saturno tiene el albedo más alto. Encélado está cubierta de brillante y reflectante hielo que refleja la mayor parte de la luz solar que llega a ella (Ten en cuenta que existen diferentes medidas para el albedo y pueden ser bastante diferentes, lo que genera cierta confusión).
Imagen: La luna de Saturno, Encélado, está cubierta de hielo brillante y es el objeto más reflectante del sistema solar. Crédito: NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team
Mercurio tiene el albedo más bajo porque está cubierto principalmente de roca oscura. (Objetos como los cometas pueden tener albedos aún más bajos).
El albedo de la Tierra es de aproximadamente 0,3, debido en gran medida a la nublada atmósfera de nuestro planeta. El hielo de la Antártida, Groenlandia y el hielo estacional del Ártico también contribuyen. El albedo de la Tierra cambia a lo largo de las estaciones a medida que el hielo se expande y se retira. En resumen, el albedo de la Tierra ayuda a regular el clima del planeta.
Los niveles de salinidad del océano afectan la cantidad de hielo marino que se forma y, a su vez, afectan el albedo de la Tierra. Cuanto más sal hay, más desciende el punto de congelación, lo que dificulta la formación de hielo. Una mayor salinidad significa menos hielo, lo que implica que el albedo es menor y se refleja menos luz solar hacia el espacio.
Pero, ¿Cómo afectaría la salinidad de los océanos a los exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas diferentes a nuestro Sol? Esa es la pregunta que se esconde tras una nueva investigación.
Las enanas M también se denominan enanas rojas y su luz es diferente a la del Sol. Se han realizado muchas investigaciones sobre la salinidad de los océanos y su efecto general en el clima de la Tierra. Según los autores, faltan investigaciones en lo que respecta a los exoplanetas de enanas rojas. "Sin embargo, no se ha investigado cómo la composición del océano afecta al clima en diferentes condiciones, como alrededor de diferentes tipos de estrellas o en diferentes posiciones dentro de la zona habitable", escriben los autores.
Los exoplanetas de enanas M son particularmente importantes para el estudio de los exoplanetas y su potencial habitabilidad. Las enanas M son estrellas de baja masa que tienen una vida útil extremadamente larga y estable. Esto es un beneficio para la potencial habitabilidad. Las estrellas enanas M también son el tipo de estrella más abundante, por lo que la lógica indica que albergan la mayor cantidad de planetas rocosos, y las observaciones nos muestran que albergan pocos gigantes gaseosos.
Los investigadores trabajaron en sus modelos con varias variables clave, incluido cómo cambia la instelación a lo largo de la vida de una estrella.
Los investigadores utilizaron un modelo de circulación general océano-atmósfera (GCM) para investigar cómo las enanas M y las estrellas de tipo G como nuestro Sol responden a la salinidad del océano. Los resultados muestran que las estrellas como nuestro Sol responden de manera más dramática a los cambios en la salinidad del océano. "Encontramos que aumentar la salinidad del océano de 20 a 100 g/kg en nuestro modelo resulta en una reducción no lineal del hielo y un calentamiento en los planetas G-star, a veces causando transiciones abruptas a diferentes estados climáticos", escriben.
Imagen: Esta cifra de la investigación resume el efecto que tiene la salinidad del océano sobre el hielo marino. Crédito: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.04754
Al igual que en la Tierra real, las simulaciones de estrellas de tipo G mostraron que el hielo marino estaba restringido a latitudes altas y que su cobertura disminuía a medida que aumentaba la salinidad. La cobertura pasó del 19,5% con 35 gramos de sal por kg al 3,5% con 100 gramos por kg. Se trata de una transición muy marcada.
Las transiciones fueron menos abruptas en los planetas de enanas M. "Por el contrario, el hielo marino en los planetas de enanas M responde de manera más gradual y lineal al aumento de la salinidad", escriben.
Los investigadores también determinaron cómo afectaban la salinidad y la capa de hielo las temperaturas de la superficie. En la Tierra, la temperatura superficial media aumentó de 8°C a 14°C a medida que la salinidad aumentó de 35 a 100 gramos/kg. Los planetas de enanas M no mostraron un aumento similar en la temperatura superficial.
"Además, las reducciones en el hielo marino en los planetas de enanas M no están acompañadas de un calentamiento significativo de la superficie como en los planetas G", explican.
Imagen: Crédito: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.04754
Los planetas en zonas habitables alrededor de enanas M comparten otra característica. Dado que la zona habitable alrededor de una enana M está mucho más cerca de la estrella que alrededor de una estrella similar al Sol, se espera que muchos de los planetas estén bloqueados por mareas. Eso afecta todo lo relacionado con sus climas.
"En este escenario, el hielo marino está aún menos acoplado al albedo planetario que en nuestras simulaciones con rotación similar a la de la Tierra porque el hielo del lado nocturno no interactuaría con la radiación entrante", explican los autores.
En un escenario de bloqueo de mareas, la mezcla oceánica y atmosférica tiene variables más dinámicas. "En función de los diferentes regímenes de rotación y circulación, la sensibilidad climática a la salinidad puede variar", explican los investigadores, que dejan para futuras investigaciones la tarea de investigar esos escenarios.
Estos resultados son muy interesantes, pero desafortunadamente no habrá oportunidad de probarlos con observaciones en el corto plazo porque no podemos detectar remotamente la salinidad del océano. De hecho, ni siquiera estamos seguros de que lo que parecen exoplanetas con océanos en realidad los tengan. Pero al menos este trabajo muestra qué efecto puede tener la salinidad de los océanos en los abundantes planetas rocosos que orbitan alrededor de las galaxias enanas M.
"Este es un resultado alentador que sugiere que las incertidumbres con respecto a la salinidad de los exoplanetas oceánicos son una preocupación menor para comprender los climas y la habitabilidad de los planetas de enanas M en comparación con los planetas G", concluyen.
La investigación ha sido publicada en el servidor de preimpresión de arXiv: Climatic Effects of Ocean Salinity on M Dwarf Exoplanets
