domingo, 24 de julio de 2016


Métricas de Habitabilidad (III). El ESI (Earth Similarity Index)

El Índice de Similitud con la Tierra (Earth Similarity Index en inglés. ESI), o la "Escala Fácil" es una medida que muestra la distancia entre los parámetros conocidos de un exoplaneta y los de nuestra Tierra. De esta manera, podemos conocer de forma sencilla en qué medida un determinado exoplaneta es parecido a la Tierra. Esto nos permite identificar los planetas más “terrestres” para luego realizar análisis más detallados.



Los planetas con mayor potencialidad de habitabilidad ordenados por ESI (Fuente: PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo) 

 
Este índice ESI es ampliamente utilizado por el Laboratorio de Habitabilidad Planetaria, dirigido por Abel Méndez, de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo.

 

Según sus autores el ESI no es una medida directa de habitabilidad, pero a nadie se le escapa que es una herramienta útil para, en una relación de planetas, identificar aquellos “más terrestres” de forma sencilla rápida y directa. Su cálculo es sencillo. Su simplicidad es en cierto modo su fortaleza, la medida puede adaptarse fácilmente a la información disponible:

 

1. Exoplaneta detectado por el método del tránsito:

 



 


La ecuación para un exoplaneta detectado por el método del tránsito. (Fuente PHL. Universidad de Puerto Rico, en Arecibo)
 

Donde S es el flujo luminoso de la estrella recibido en el planeta, R es el radio del exoplaneta, S es el flujo que recibe la Tierra del Sol y R el Radio de la Tierra.

 

Los que habéis estudiado algo de matemáticas seguro que identificáis una media cuadrática de la diferencia de los parámetros medidos del exoplaneta y los correspondientes de la Tierra.

 

El índice toma el valor 1 para la Tierra y 0 para un planeta totalmente diferente de la Tierra. Para valores de más de 0,8 puede considerarse que el planeta ya es muy similar. El planeta conocido por el método del tránsito con el mayor ESI es Kepler-442 b, con 0.84.

 

2. Planeta detectado por el método de las velocidades radiales:

 

Como en los planetas detectados por esta técnica se conoce la masa y normalmente no se conoce el radio, se aplica una ecuación similar a la anterior sustituyendo R y R por M^() y M^(), 
respectivamente. 

El hecho se fundamenta en que el cubo de radio es proporcional al volumen y, por tanto, a la masa. Sin embargo ignora el hecho de que los planetas cuanto más grandes son, más se comprimen. Es decir, que no son exactamente proporcionales al cubo de R.

 

El planeta conocido por el método de las velocidades radiales con el mayor ESI es Gliese 667C c, con 0.84.


3. Planetas del Sistema Solar:


Para planetas como los del Sistema Solar se tiene mucha información. Se utiliza una expresión distinta, que tiene en cuenta el radio, la densidad (interior del planeta), y la velocidad de escape y la temperatura superficial (superficie del planeta), tal como se muestra en Schulze-Makuch et al., 2011. Cada uno de estos parámetros es ponderado por un peso distinto.

 
Algunos planetas del Sistema Solar ordenados por ESI. Para los planetas la ecuación es más compleja, porque se tiene más información (Fuente PHL, Universidad de Puerto Rico en Arecibo)

El ESI, la llamada “Easy Scale”, es un índice sencillo, simple y rápido, que permite de un vistazo saber qué parecido hay entre un planeta y la Tierra. Huye de modelos complejos, sobre los que no tenemos una certeza absoluta. Además, es un criterio global, que combina en un sola medida todos los aspectos conocidos de un exoplaneta.

 

Esta simplicidad es, más que una debilidad, una fortaleza. Es una medida tosca para un ciencia tosca, que pone de relieve una realidad palmaria: nuestro conocimiento de la habitabilidad de la Galaxia está comenzando ahora. Estamos en un periodo primitivo con un conocimiento primitivo que requiere métricas primitivas.

 

Como ya mostré, otras métricas complementarias como las basadas en la Zona Habitable, aún siendo valiosas, producen la sensación, a todas luces ficticia, de que nuestro conocimiento de la habitabilidad de la Galaxia es detallado. Nada más lejos de la realidad. Ninguno de los modelos utilizados para construir la Zona Habitable ha sido probado fuera del Sistema Solar...

 

 Bienvenido sea, por tanto, el ESI.

 
 


 


2011. Schulze-Makuch y Abel Méndez propusieron la primera versión del ESI.


2014. Puestos a sugerir ideas de mejora para el ESI de los exoplanetas se me ocurre que pueden venir por la consideración de datos adicionales a los hasta ahora incluidos en la ecuación: S, R (o M). 

 

A priori, uno de ellos podría ser la edad de la estrella. De esta forma, los planetas de las estrellas demasiado jóvenes se verían penalizados porque la vida compleja de la Tierra tardó varios eones en florecer. De la misma manera, se penalizarían las estrellas longevas (a menudo enanas rojas) en los que la vida podría estar extinta.

 

Incluyo un paper de autores para mí desconocidos (Safonova, Murthy y Shchekinov) que pone el acento entre la Edad de la estrella y la Habitabilidad 

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