Exometeorología
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La exometeorología es el estudio de las condiciones atmosféricas de exoplanetas y otros cuerpos celestes no estelares fuera del sistema solar, como las enanas marrones.[1][2] La diversidad de posibles tamaños, composiciones y temperaturas para los exoplanetas (y las enanas marrones) conlleva una diversidad similar de condiciones atmosféricas teorizadas. Sin embargo, la tecnología de detección de exoplanetas solo recientemente ha avanzado lo suficiente como para permitir la observación directa de las atmósferas de exoplanetas, por lo que actualmente hay muy pocos datos observacionales sobre las variaciones meteorológicas en esas atmósferas.
Modelado y fundamentos teóricos
Los modelos climáticos se han utilizado para estudiar el clima de la Tierra desde la década de 1960 y de otros planetas del sistema solar desde la década de 1990.[3] Una vez que se descubrieron los exoplanetas, estos mismos modelos se utilizaron para investigar los climas de planetas como Próxima Centauri b y el ahora refutado Gliese 581 g. Estos estudios simularon qué presiones atmosféricas y composiciones son necesarias para mantener agua líquida en la superficie de cada exoplaneta terrestre, dadas sus distancias orbitales y períodos de rotación.[3] Los modelos climáticos también se han utilizado para estudiar las posibles atmósferas del Júpiter caliente HD 209458b, el Neptuno caliente GJ 1214b, y Kepler-1649b, un análogo teorizado de Venus.[3][4][5][6]
Estos modelos asumen que el exoplaneta en cuestión tiene una atmósfera para determinar su clima. Sin una atmósfera, las únicas variaciones de temperatura en la superficie del planeta serían debidas a la insolación de su estrella.[7] Además, las principales causas del tiempo meteorológico (diferencias de presión y temperatura del aire que impulsan los vientos y el movimiento de masas de aire) solo pueden existir en un entorno con una atmósfera significativa, a diferencia de una atmósfera tenue y, por lo tanto, bastante estática, como la de Mercurio.[8] Por lo tanto, la existencia de un tiempo meteorológico exometeorológico (en contraposición a la meteorología espacial) en un exoplaneta depende de si tiene una atmósfera.
Descubrimientos recientes y fundamentos observacionales
La primera atmósfera de un exoplaneta observada fue la de HD 209458b, un Júpiter caliente que orbita una estrella de tipo G similar en tamaño y masa al Sol. Su atmósfera fue descubierta mediante espectroscopia; cuando el planeta transitó su estrella, su atmósfera absorbió parte de la luz de la estrella según el espectro de absorción detectable de sodio en la atmósfera del planeta.[9] Aunque la presencia de sodio fue posteriormente refutada,[10] ese descubrimiento abrió el camino para que se observaran y midieran muchas otras atmósferas de exoplanetas. Recientemente, las atmósferas de exoplanetas terrestres han sido observadas; en 2017, astrónomos que utilizaban un telescopio en el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile encontraron una atmósfera en el exoplaneta del tamaño de la Tierra Gliese 1132 b.[11]
Sin embargo, medir las variaciones meteorológicas tradicionales en la atmósfera de un exoplaneta (como la precipitación o la cobertura de nubes) es más difícil que simplemente observar la atmósfera, debido a las resoluciones limitadas de los telescopios actuales. Dicho esto, algunos exoplanetas han mostrado variaciones atmosféricas cuando se observan en diferentes momentos y otras evidencias de un tiempo meteorológico activo. Por ejemplo, un equipo internacional de astrónomos en 2012 observó variaciones en las velocidades de escape de hidrógeno de la atmósfera de HD 189733 b utilizando el Telescopio Espacial Hubble.[12] Además, HD 189733 b y Tau Boötis Ab tienen sus temperaturas superficiales más altas desplazadas hacia el este desde sus puntos subsolares, lo que solo es posible si estos planetas bloqueados por marea tienen fuertes vientos que desplazan el aire calentado hacia el este, es decir, un viento del oeste.[13] Por último, las simulaciones por computadora de HD 80606b predicen que el aumento repentino en la insolación que recibe en el periastro genera tormentas de ondas de choque que reverberan alrededor del planeta y distribuyen el flujo de calor repentino.[14]
