Durante décadas, la búsqueda de agua más allá del Sistema Solar ha sido uno de los pilares de la exploración astronómica. La presencia de este compuesto no solo resulta esencial para comprender el origen de los planetas, sino también para evaluar qué mundos podrían reunir condiciones favorables para la vida. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal plantea un escenario inesperado: algunos de los exoplanetas más abundantes de la galaxia podrían albergar enormes cantidades de agua que permanecen completamente ocultas a los instrumentos más avanzados de la actualidad, incluido el telescopio espacial James Webb.

La investigación, liderada por científicos de la Universidad de Chicago, se centra en los llamados sub-Neptunos o mini-Neptunos, una categoría de planetas que representa la población más numerosa de exoplanetas descubiertos hasta ahora. Paradójicamente, también constituyen una de las mayores incógnitas de la astronomía moderna porque no existe ningún equivalente en el Sistema Solar que permita utilizarlos como referencia.

Estos cuerpos poseen un tamaño inferior al de Neptuno, pero son demasiado densos para ser gigantes gaseosos como Júpiter y demasiado ligeros para ser planetas rocosos similares a la Tierra. Ese punto intermedio ha convertido a los sub-Neptunos en un auténtico rompecabezas científico.

Hasta ahora, muchos modelos asumían que el calor de estos mundos mantenía sus componentes perfectamente mezclados, como si se tratara de un cóctel homogéneo. Bajo esa hipótesis, la composición observada en sus atmósferas debía reflejar razonablemente lo que existía en su interior.

Según las simulaciones desarrolladas por el equipo investigador, el agua podría separarse del hidrógeno y hundirse hacia capas mucho más profundas del planeta debido a diferencias de densidad y a las enormes presiones internas. En consecuencia, la atmósfera mostraría una cantidad de agua muy inferior a la realmente existente en el interior del planeta.

La investigadora principal del estudio, Caroline Piaulet-Ghorayeb, resume que “Es muy posible que estos planetas escondan mucha más agua de la que sugieren sus atmósferas”. Esta conclusión tiene implicaciones importantes porque el telescopio James Webb basa gran parte de sus observaciones en el análisis de la atmósfera de los exoplanetas.

Cuando un planeta pasa delante de su estrella, parte de la luz estelar atraviesa su atmósfera antes de llegar a los telescopios. Las diferentes moléculas absorben determinadas longitudes de onda, dejando una especie de “huella química” que permite identificar gases como metano, dióxido de carbono, hidrógeno o vapor de agua.

Aunque ese método ha revolucionado el estudio de mundos lejanos, presenta una limitación evidente al poder analizar únicamente aquello que se encuentra en las capas externas de la atmósfera; por lo tanto, si el agua desciende hasta regiones profundas, simplemente desaparece del alcance de los instrumentos, lo que significa que la ausencia aparente de este elemento en una atmósfera no necesariamente implica que el planeta carezca de él.

El caso utilizado como ejemplo por los investigadores es TOI-270 d —un subneptuno situado en la constelación del Pintor—, cuyas observaciones del James Webb detectaron en su atmósfera hidrógeno, metano y dióxido de carbono; una combinación química que normalmente debería ir acompañada de abundante agua pero cuyo vapor observado resulta mucho menor de lo esperado, debido a lo cual el nuevo trabajo propone que esta no ha desaparecido, sino que podría encontrarse muy por debajo de la atmósfera visible.

Las simulaciones muestran que, bajo determinadas condiciones de temperatura, presión y composición química, el agua deja de mezclarse con el hidrógeno y termina formando capas internas prácticamente inaccesibles para la observación directa; una compleja física detrás del fenómeno que responde a que este elemento cambia radicalmente de comportamiento al ser sometido a presiones extremas.

De este modo, y dependiendo de las condiciones, puede presentarse como hielo, líquido, vapor o incluso como un fluido supercrítico, un estado de la materia que combina propiedades de líquidos y gases y que solo aparece bajo temperaturas y presiones extraordinariamente elevadas. En los sub-Neptunos, donde las atmósferas son muy densas y las presiones internas gigantescas, estas transiciones físicas desempeñan un papel fundamental.

Los investigadores comprobaron que pequeñas variaciones en la proporción entre hidrógeno y agua modifican completamente el comportamiento de ambos componentes, favoreciendo en algunos casos una separación por densidad que hace que el agua “caiga” hacia el interior del planeta.

Este resultado también ayuda a explicar por qué algunos sub-Neptunos presentan composiciones atmosféricas aparentemente contradictorias con las predicciones teóricas.

Comprender cómo se distribuye el agua en los planetas permite reconstruir mejor los procesos de formación planetaria y entender cómo evolucionan los sistemas solares desde sus primeras etapas. Estos planetas continúan situándose en una especie de “zona gris” científica donde las observaciones disponibles todavía permiten varias interpretaciones compatibles.

Otra de las autoras, Leslie Rogers, recuerda además que el agua constituye una de las moléculas más difíciles de identificar en los exoplanetas porque su densidad puede confundirse fácilmente con distintas combinaciones de roca y gas. En otras palabras, determinar cuánta agua posee realmente un planeta sigue siendo uno de los mayores desafíos de la ciencia planetaria.

El trabajo representa también un recordatorio de que el James Webb, pese a ser el observatorio espacial más potente construido hasta ahora, no elimina todas las incertidumbres. Sus extraordinarias capacidades están transformando el conocimiento del universo, pero continúan limitadas por la propia naturaleza física de los objetos que observa.

Si el agua permanece oculta bajo miles de kilómetros de atmósfera, ningún telescopio podrá verla directamente mediante las técnicas actuales. @mundiario