Exoplanetas y agua: por qué los subneptunos no son mundos oceánicos como K2-18b
Durante años hemos estado soñando con exoplanetas cubiertos por océanos infinitos, como el famoso K2-18b, un mundo con agua situado a 120 años luz de la Tierra. Astrónomos acaban de descubrir que los subneptunos son en realidad mundos mucho más secos y menos habitables de lo que imaginábamos.
Por Enrique Coperías
Representación artística del exoplaneta K2-18b, 8,6 veces más masivo que la Tierra y situado a 120 años luz. Orbita en la zona habitable de una estrella enana fría, según los datos científicos disponibles. Cortesía: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Cambridge University)
Durante años, los astrónomos han fantaseado con la existencia de exoplanetas cubiertos por inmensos océanos: mundos azules y húmedos donde la vida, quizá, podría encontrar un refugio.
La promesa de esos planetas hicéanos —un término híbrido entre hydrogen y ocean— cobró fuerza tras las observaciones del telescopio espacial James Webb, que en 2023 y 2025 detectó posibles huellas de moléculas biológicas en la atmósfera del exoplaneta K2-18b. Se trata de un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, que orbita alrededor de la estrella enana fría K2-18 en la zona habitable y que se encuentra a 120 años luz de la Tierra. La idea era seductora: quizá existen lugares en la galaxia con océanos cálidos bajo cielos exóticos, potencialmente habitables.
Sin embargo, un estudio recién publicado en The Astrophysical Journal Letters por un equipo internacional de científicos de la ETH Zúrich (Suiza), el Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania) y la Universidad de California en Los Ángeles (Estados Unidos) arroja un jarro de agua fría, paradójicamente, sobre esta visión. Según sus simulaciones, los subneptunos, la categoría de exoplanetas a la que pertenece K2-18b, son mucho más secos de lo que se pensaba.
Aunque muchos de ellos nacen con grandes cantidades de hielo, la interacción química entre su atmósfera y sus océanos de magma destruye o atrapa la mayor parte de esa agua. El resultado: mundos con menos de un 1,5% de agua en su masa total, muy lejos de los océanos globales que se soñaban.
«El agua en los planetas es mucho más limitada de lo que se creía», señala Caroline Dorn, profesora de exoplanetas en el ETH de Zúrich.
Qué es la promesa de los planetas hicéanos
La hipótesis de los planetas hicéanos surgió a principios de los 2000, cuando varios grupos de investigación propusieron que los planetas formados más allá de la línea de nieve del Sistema Solar, esto es, la frontera donde el agua se congela en forma de hielo, podían acumular ingentes cantidades de agua. Si, más tarde, migraban hacia órbitas más cercanas a su estrella, se pensaba que podrían mantener envolturas ricas en vapor y océanos líquidos en su superficie.
Estudios teóricos apuntaban incluso a mundos con hasta un 50% de su masa compuesta por agua. La aparición de telescopios capaces de analizar atmósferas lejanas reforzó esa ilusión. K2-18b, con un radio unas 2,6 veces el terrestre, fue elevado a la categoría de icono hicéano tras las detecciones de posibles biomarcadores.
Pero había un problema: los modelos tradicionales ignoraban lo que ocurre cuando una atmósfera primordial cargada de hidrógeno se encuentra con un planeta en estado incandescente, recubierto por un océano global de magma.
Sometidos a una química infernal
El nuevo trabajo parte de una premisa sencilla pero crucial: ningún planeta joven es químicamente pasivo. Durante millones de años, la superficie de un subneptuno no es un océano de agua azul, sino un mar de roca fundida a miles de grados. Y esa sopa incandescente reacciona con la envoltura gaseosa del planeta.
«Ahora hemos tenido en cuenta las interacciones entre el interior del planeta y su atmósfera», explica Aaron Werlen, investigador del equipo de Dorn y autor principal del estudio.
Para explorar estas interacciones, el equipo combinó un sofisticado modelo de formación planetaria —el New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS)— con un código de equilibrio químico global que simula las reacciones entre metal, silicatos y gases. La población inicial incluía miles de mundos de entre dos y quince masas terrestres, situados en distintas órbitas y con diversas proporciones de elementos.
¿Por qué desaparece el agua en los subneptunos?
Tras aplicar los filtros de temperatura adecuados para asegurar que albergaban océanos de magma realistas, los investigadores se quedaron con una muestra de 248 planetas. El siguiente paso fue dejar que la química actuara: oxígeno, hidrógeno, carbono, magnesio, hierro y silicio entraban en un baile de reacciones, redistribuyendo los elementos entre el interior fundido y la atmósfera.
«El agua que realmente permanece en la superficie como H2O se limita, como mucho, a unos pocos porcentajes», aclara Werlen tras analizar los datos de las simulaciones.
El resultado fue contundente. Da igual si un planeta había nacido con un 30% de su masa en forma de hielo: tras la equilibración química, ninguno conservaba más de un 1,5% de agua en total. La mayoría quedaba incluso por debajo del 0,3%. Adiós a los gigantescos océanos hicéanos.
Una paradoja cósmica
Lo más sorprendente es que los planetas con atmósferas más ricas en agua no son los que acumularon más hielo en su nacimiento, sino los que nacieron más pobres en hidrógeno y carbono. En otras palabras: los mundos que se formaron dentro de la línea de nieve, sin apenas hielos, son los que acaban mostrando atmósferas dominadas por vapor de agua.
«En nuestro estudio, investigamos cómo las interacciones químicas entre océanos de magma y atmósferas afectan al contenido de agua de los exoplanetas subneptunos jóvenes», dice Werlen.
¿Cómo es posible? La explicación es un efecto de dilución. Cuando un planeta acumula mucha envoltura de hidrógeno, aunque tenga agua, esta queda en minoría y su señal se diluye. En cambio, un planeta con una envoltura ligera puede parecer acuático porque un poco de agua basta para dominar el presupuesto de gases. Pero incluso en esos casos, la cantidad absoluta de agua sigue siendo baja.
Además, las condiciones de presión y temperatura en la interfaz entre el océano de magma y la atmósfera son tan extremas —miles de grados y cientos de miles de atmósferas de presión— que el agua no puede existir en forma líquida. En la práctica, se mezcla completamente con el hidrógeno formando un fluido supercrítico y superiónico. No hay superficie azul donde nadar, ni océanos donde soñar.
Ilustración de un planeta hicéano: mundos como K2-18b, antes imaginados como océanos globales, resultan ser mucho más secos según un nuevo estudio, con apenas un 1,5% de agua en su masa total. Imagen generada con DALL-E.
La Tierra, un planeta típico
Los autores subrayan que sus resultados no implican que los subneptunos estén completamente secos. Al contrario, muchos retienen cantidades de agua comparables a las de la Tierra, que se estima entre uno y once océanos terrestres almacenados en el manto y la corteza. La clave es que esas cifras están muy lejos de los cientos o miles de océanos que imaginaban los modelos hicéanos.
En cierto modo, la Tierra podría ser un planeta bastante representativo: con un 0,025–0,25% de agua en su masa total, encaja perfectamente en el rango de los subneptunos simulados tras la interacción química. La visión romántica de océanos infinitos cede paso a un panorama más sobrio, en el que la escasez relativa de agua parece la norma cósmica.
«La Tierra puede que no sea tan extraordinaria como pensamos. En nuestro estudio, al menos, aparece como un planeta típico», afirma Dorn.
Implicaciones para la búsqueda de vida
Este giro conceptual tiene consecuencias de gran alcance para la astrobiología. Si los subneptunos no albergan océanos superficiales, su potencial para ser habitables disminuye drásticamente. Incluso aquellos con atmósferas dominadas por agua no ofrecerían condiciones favorables: su vapor estaría mezclado con hidrógeno a temperaturas abrasadoras, sin posibilidad de fases líquidas estables.
Los futuros telescopios, como el Observatorio de Mundos Habitables (HWO) de la NASA y el ELT europeo o el proyecto LIFE, tendrán que incorporar estas conclusiones a la hora de interpretar los espectros atmosféricos. Detectar vapor de agua no equivaldrá, necesariamente, a descubrir un océano. Será preciso distinguir si se trata de un pequeño mundo con envoltura ligera o de un gigante helado con su agua escondida en el interior.
«Estos hallazgos desafían la vinculación clásica entre una formación rica en hielos y atmósferas ricas en agua. En su lugar, ponen de relieve el papel dominante del equilibrio entre océano de magma y atmósfera en la conformación de la composición planetaria», afirma Werlen.
Adiós a la ilusión, hola a la complejidad
Como todo estudio teórico, este trabajo tiene limitaciones. Los autores admiten que no incluyeron procesos como la pérdida atmosférica a lo largo de miles de millones de años, que podría favorecer atmósferas más acuáticas en algunos casos. Tampoco modelaron el papel de compuestos de carbono refractarios, cuya presencia o ausencia puede alterar las proporciones químicas. Y hay reacciones con hierro en estados de oxidación más altos que podrían aumentar modestamente el agua final.
Pero incluso con estas incertidumbres, la conclusión central parece robusta: la química entre atmósfera y océano de magma limita severamente la retención de agua.
La narrativa de los planetas hicéanos había calado porque ofrecía una historia sencilla y atractiva: hielo acumulado en la infancia, océanos líquidos en la madurez, un refugio potencial para la vida. La realidad que emerge de los cálculos de Werlen y sus colegas es menos poética, pero quizá más interesante. Nos recuerda que los mundos son laboratorios químicos dinámicos, donde el destino del agua —y de la habitabilidad— se decide en reacciones invisibles, a temperaturas y presiones imposibles.
En lugar de mares cósmicos por doquier, lo que parece abundar son planetas calientes, complejos, con interiores fundidos y atmósferas cambiantes. La búsqueda de vida fuera del sistema solar, lejos de ser más fácil, se complica. Y sin embargo, esta nueva visión nos acerca un poco más a comprender nuestro propio origen: la Tierra, con sus mares limitados pero persistentes, podría ser la excepción que confirma la regla, o quizá el ejemplo más común de cómo la química planetaria dosifica el agua en la galaxia.▪️
Planetas hicéanos: Preguntas & Respuestas
🪐 ¿Qué es un planeta hicéano?
Un planeta hipotético con una atmósfera rica en hidrógeno y un océano global de agua líquida, que podría albergar vida.
🪐 ¿Qué es K2-18b?
Un exoplaneta subneptuno descubierto en 2015. Tiene 2,6 radios terrestres y está a 124 años luz en la constelación de Leo.
🪐 ¿Son habitables los subneptunos?
No. Los nuevos modelos indican que carecen de océanos líquidos estables, y su agua se esconde en el interior, lejos de la superficie.
🪐 ¿Qué telescopios pueden estudiar estos mundos hicéanos?
El James Webb ya observa atmósferas de exoplanetas. Futuros proyectos como el Observatorio de Mundos Habitables (HWO) o el ELT europeo mejorarán la detección.
Información facilitada por la ETH Zúrich
Fuente: Aaron Werlen, Caroline Dorn, Remo Burn, Hilke E. Schlichting, Simon L. Grimm, and Edward D. Young. Sub-Neptunes Are Drier than They Seem: Rethinking the Origins of Water-rich Worlds. The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adff73
