Descubren que un planeta rocoso cercano podría estar reponiendo el helio de su atmósfera

Encontrar un planeta rocoso con atmósfera fuera del Sistema Solar sigue siendo uno de los mayores desafíos de la astronomía. Aunque ya se han detectado atmósferas en gigantes gaseosos y en algunos exoplanetas de gran tamaño, las observaciones de mundos similares a la Tierra apenas habían ofrecido evidencias concluyentes. Un estudio publicado en la revista Science presenta ahora uno de los casos más prometedores hasta la fecha tras detectar helio escapando de LHS 1140b, un planeta rocoso situado a unos 49 años luz que orbita dentro de la zona habitable de una estrella enana roja. Los investigadores interpretan esta señal como la evidencia de una atmósfera superior dominada por helio y e interpretan que la presencia de helio escapando indica una atmósfera que podría estar siendo alimentada o mantenida mediante procesos de renovación compatibles con los modelos del estudio.

LHS 1140b no es un planeta cualquiera. Tiene una masa unas 5,6 veces superior a la de la Tierra, un radio de 1,73 veces el terrestre y completa una órbita alrededor de su estrella cada 24,7 días. A diferencia de muchos exoplanetas rocosos estudiados hasta ahora, recibe solo un 42% de la radiación que llega a la Tierra desde el Sol, lo que sitúa su temperatura de equilibrio en torno a los 226 kelvin y lo coloca dentro de la denominada zona habitable, donde podrían darse condiciones compatibles con la existencia de agua líquida. Precisamente por ello se ha convertido en uno de los candidatos más interesantes para investigar cómo evolucionan las atmósferas de los mundos rocosos alrededor de estrellas enanas rojas.

Helio escapando hacia el espacio

La detección fue posible gracias a observaciones espectroscópicas realizadas con el instrumento WINERED instalado en el telescopio Magellan Clay, en Chile. Durante el tránsito del planeta por delante de su estrella, los investigadores identificaron una absorción característica producida por átomos de helio en estado metastable que estaban escapando de la atmósfera. La señal apareció con claridad en las observaciones realizadas en septiembre de 2024, pero desapareció un año después, lo que indica que la pérdida de gas no es constante, sino variable. Según el estudio, la explicación más probable es la existencia de un flujo atmosférico impulsado por la radiación de alta energía emitida por la estrella anfitriona, un fenómeno ya observado en gigantes gaseosos, pero nunca con esta claridad en un planeta rocoso situado dentro de la zona habitable.

Los modelos desarrollados por el equipo indican que ese flujo está compuesto principalmente por helio y contiene muy poco hidrógeno. Esa composición encaja con la hipótesis de que el planeta perdió gran parte del hidrógeno ligero durante su evolución, mientras que el helio continúa escapando lentamente desde las capas más altas de la atmósfera. Al mismo tiempo, los elementos más pesados quedarían retenidos en niveles inferiores porque la intensidad del escape no sería suficiente para arrastrarlos al espacio. De confirmarse este escenario, LHS 1140b representaría uno de los mejores ejemplos conocidos de una atmósfera transformada progresivamente por procesos de escape atmosférico, en lugar de haber desaparecido por completo.

Una atmósfera que cambia con el tiempo

Uno de los aspectos más llamativos del estudio es que la señal de helio no se mantuvo constante. Mientras que las observaciones realizadas en 2024 mostraron una absorción clara durante el tránsito del planeta, las obtenidas un año después no detectaron ese mismo rastro. Los investigadores descartan que la diferencia se deba a errores en el procesamiento de los datos o a efectos instrumentales y plantean que el escape atmosférico puede variar con el tiempo. Sus modelos muestran que pequeñas fluctuaciones en la radiación ultravioleta y de rayos X emitida por la estrella o cambios en la temperatura de las capas superiores de la atmósfera bastarían para reducir la intensidad de la señal por debajo del límite de detección sin que el proceso de escape desapareciera completamente.

El trabajo también permite reconstruir cómo podría estar evolucionando la composición de la atmósfera del planeta. Los autores concluyen que el flujo de helio detectado no tiene fuerza suficiente para arrastrar elementos más pesados, como oxígeno, carbono o nitrógeno. En consecuencia, mientras el helio continúa escapando lentamente al espacio, esos compuestos quedarían retenidos en las capas inferiores y se irían concentrando con el paso del tiempo. Los modelos indican además que, si el planeta alberga agua, las bajas temperaturas de la atmósfera favorecerían su condensación en niveles inferiores, dificultando que el vapor alcanzara las capas altas donde podría perderse por fotodisociación y escape hidrodinámico.

Un laboratorio para estudiar mundos habitables

LHS 1140 constituye un caso especialmente valioso porque alberga dos planetas rocosos con características muy diferentes. Mientras LHS 1140b orbita dentro de la zona habitable y muestra indicios de una atmósfera, el planeta interior, LHS 1140c, recibe alrededor de cinco veces más radiación estelar y no presenta ninguna señal de helio. Para los investigadores, este contraste refuerza la denominada “línea de costa cósmica”, una hipótesis según la cual existe un umbral a partir del cual los planetas rocosos dejan de ser capaces de conservar sus atmósferas durante miles de millones de años. La comparación entre ambos mundos ofrece así una oportunidad excepcional para comprender cómo influyen la distancia a la estrella y la irradiación en la evolución atmosférica de los exoplanetas.

El hallazgo no demuestra que LHS 1140b sea un planeta habitable ni confirma la presencia de agua líquida en su superficie, pero sí aporta una de las evidencias más sólidas obtenidas hasta ahora de que algunos mundos rocosos situados en zonas habitables podrían conservar una atmósfera durante miles de millones de años, incluso alrededor de estrellas enanas rojas. Al identificar un escape variable de helio y proponer que este proceso modifica gradualmente la composición atmosférica sin vaciarla por completo, el estudio abre una nueva vía para investigar cómo evolucionan estos planetas y cuáles reúnen las condiciones más favorables para mantener entornos estables a largo plazo.