Un planeta cubierto por un océano de roca fundida, expuesto a una radiación estelar extrema y considerado durante mucho tiempo un candidato poco favorable para conservar una atmósfera, está obligando a los astrónomos a revisar sus expectativas. Se trata de TOI-561 b, un mundo rocoso situado fuera del sistema solar cuya temperatura, brillo y distribución del calor apuntan a la presencia de una envoltura gaseosa mucho más compleja de lo que permitiría suponer su entorno.
Las observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb (JWST) sugieren que este planeta podría tener una atmósfera con una capa reflectante de nubes formadas por minerales de silicato vaporizados. Son compuestos de la misma familia química que incluye materiales presentes en el cuarzo y la arena. Según los modelos estudiados por el equipo científico, esas nubes podrían devolver al espacio una proporción considerable de la radiación que recibe el planeta y contribuir a mantener unas condiciones atmosféricas inesperadas.
La investigación, dirigida por la profesora de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo Lisa Dang, con Samuel Boucher como primer autor, se publicó en The Astronomical Journal. Sus resultados no demuestran todavía cuál es la composición exacta de la atmósfera, pero ofrecen nuevas pruebas para explicar cómo un mundo tan extremo podría conservarla durante largos periodos.
TOI-561 b es un exoplaneta rocoso que orbita muy cerca de su estrella. Esa proximidad lo somete a una intensa radiación y provoca temperaturas suficientemente elevadas para que su superficie pueda albergar extensas regiones de roca fundida, descritas habitualmente como un océano de magma.
En un planeta de estas características, la atmósfera afronta un problema fundamental. La energía recibida de la estrella puede calentar los gases hasta favorecer su expansión y pérdida al espacio. La radiación y otros procesos físicos también pueden erosionar progresivamente la envoltura gaseosa. Por eso, los astrónomos esperaban que un mundo tan caliente tuviera dificultades para conservar una atmósfera densa y estable.
Sin embargo, los datos obtenidos con el James Webb no encajaban completamente con el comportamiento previsto para una superficie rocosa desnuda y oscura. El lado iluminado de TOI-561 b parecía más frío de lo esperado, mientras que la distribución de la energía no podía explicarse únicamente mediante la transferencia de calor hacia la cara nocturna. La investigación plantea una alternativa: una parte importante de la energía podría estar siendo reflejada antes de que el planeta la absorba. Si la hipótesis es correcta, TOI-561 b no sería simplemente una esfera de roca incandescente expuesta a su estrella, sino un sistema en el que la atmósfera desempeña un papel decisivo en el balance energético.
Las nubes minerales: un espejo en un mundo de roca fundida
Para investigar el fenómeno, el equipo utilizó el instrumento NIRSpec del telescopio James Webb y observó TOI-561 b durante aproximadamente 37 horas. Ese periodo permitió registrar casi cuatro vueltas completas del planeta alrededor de su estrella. La técnica empleada se conoce como curva de fase. En lugar de limitarse a observar el planeta durante un tránsito frente a su estrella, los investigadores miden cómo cambia su brillo a medida que avanza por su órbita. Esas variaciones permiten estudiar indirectamente la distribución de la temperatura, la cantidad de luz reflejada y las diferencias entre el hemisferio diurno y el nocturno.
La cara diurna es la que recibe directamente la radiación estelar, mientras que la nocturna permanece orientada en dirección contraria. Al comparar ambas regiones a lo largo de la órbita, los científicos pueden estimar cuánto calor se redistribuye y qué proporción de la energía incidente vuelve al espacio.
Los resultados indican que la cara nocturna no está lo bastante caliente como para explicar por sí sola la diferencia observada en el hemisferio iluminado. Por tanto, la transferencia de calor no parece ser la explicación principal. El análisis sugiere que TOI-561 b refleja aproximadamente tres cuartas partes de la luz estelar que recibe, una proporción elevada para un planeta rocoso de este tipo y comparable, en términos generales, con la reflectividad de Venus. Esta capacidad de devolver radiación al espacio ayudaría a explicar por qué su lado diurno resulta más frío de lo que cabría esperar de una superficie desnuda.
La explicación propuesta por el equipo se apoya en simulaciones informáticas del clima planetario. Los modelos indican que podrían formarse nubes de silicatos en el hemisferio diurno, donde las condiciones térmicas permiten la presencia de materiales vaporizados y procesos de condensación bajo determinadas condiciones atmosféricas.
Entre los compuestos considerados figuran el dióxido de silicio (SiO₂) y el silicato de magnesio (MgSiO₃), minerales que podrían formar partículas suspendidas capaces de reflejar una parte importante de la radiación de la estrella. Este mecanismo recuerda al efecto protector de un parasol, ya que cuanto mayor es la fracción de luz reflejada, menor es la energía que absorben la superficie y la atmósfera. En consecuencia, en el exoplaneta TOI-561 b, esta densa capa de nubes de silicato podría modificar sustancialmente su equilibrio térmico.
No obstante, es importante distinguir entre lo que se ha observado y lo que todavía se está modelizando. El James Webb ha medido cambios de brillo y calor compatibles con una atmósfera muy reflectante. Las nubes de silicatos constituyen una explicación posible de esos datos, pero su composición exacta y su estructura todavía deben confirmarse mediante nuevas observaciones. Si la hipótesis se verifica, el hallazgo ayudaría a comprender cómo determinados planetas extremadamente calientes pueden regular parte de la energía que reciben y conservar una envoltura gaseosa pese a la intensa radiación estelar.
Una atmósfera que podría alimentarse desde el interior
Las nuevas observaciones amplían las evidencias anteriores del equipo de Dang, las cuales ya apuntaban a la presencia de una atmósfera densa en TOI-561 b. Al respecto, una posibilidad es que los gases liberados desde el interior fundido repongan continuamente parte de la envoltura que se pierde hacia el espacio. Este proceso, conocido como desgasificación, ocurre cuando los materiales del interior de un planeta liberan gases que terminan acumulándose en la atmósfera; por lo tanto, en un mundo con una superficie parcialmente fundida, dicha actividad geológica podría funcionar como una fuente persistente de compuestos volátiles.
Esta hipótesis resulta especialmente interesante porque introduce una estrecha relación entre la superficie y la atmósfera, demostrando que el océano de magma no sería solo una consecuencia de las altas temperaturas, sino también un posible depósito de materiales capaz de alimentar los gases que rodean al planeta. La atmósfera, a su vez, podría modificar la cantidad de radiación absorbida y las condiciones térmicas de la superficie, dando como resultado un sistema profundamente dinámico en el que el interior, los gases y las nubes minerales se influyen mutuamente.
Pero la reposición de gases no resuelve por sí sola todas las incógnitas. Para explicar la supervivencia de la atmósfera durante miles de millones de años, los científicos deberán determinar la intensidad de la pérdida atmosférica, la velocidad de desgasificación y la eficacia con la que las nubes reflejan la radiación.
Una de las grandes preguntas que deja el estudio es la composición de la atmósfera. Los investigadores contemplan escenarios diferentes, entre ellos una envoltura rica en dióxido de carbono, comparable en algunos aspectos a la de Venus, o una atmósfera con abundante dióxido de azufre, gas asociado a la actividad volcánica de Ío, una de las lunas de Júpiter.
Las dos posibilidades implican procesos atmosféricos distintos. Una atmósfera rica en dióxido de carbono tendría propiedades diferentes de otra dominada por compuestos de azufre, tanto en la manera de absorber y emitir radiación como en su interacción con las nubes y la superficie fundida.
La comparación con Venus no significa que ambos mundos sean equivalentes. Venus posee una atmósfera muy densa y nubes con una composición característica, mientras que TOI-561 b está sometido a condiciones térmicas mucho más extremas. Ío, por su parte, sirve como referencia para estudiar la relación entre actividad volcánica y gases de origen interno, pero no es un planeta rocoso con las mismas condiciones orbitales y atmosféricas.
Para profundizar en estos hallazgos, el equipo espera obtener información adicional mediante futuras observaciones del telescopio James Webb a longitudes de onda más largas, unas mediciones que podrían ayudar a distinguir entre los gases presentes y a determinar qué mecanismos dominan la transferencia de energía. En definitiva, el caso de TOI-561 b demuestra que la temperatura extrema no basta, por sí sola, para predecir si un exoplaneta es capaz de conservar una atmósfera, ya que también juegan un papel crucial factores como la composición química, la reflectividad de las nubes, la actividad geológica del interior y el sutil equilibrio entre la producción y la pérdida de gases.
El hallazgo podría contribuir a mejorar los modelos utilizados para interpretar otros mundos rocosos próximos a sus estrellas. Si las nubes minerales pueden formarse en determinadas condiciones y reflejar grandes cantidades de radiación, los astrónomos tendrán que incorporar esos efectos a sus cálculos de temperatura y evolución atmosférica. @mundiario
