En los últimos años, el estudio de los exoplanetas sin atmósfera ha dado un salto enorme gracias a las capacidades del telescopio espacial James Webb. Lo que antes eran simples puntos de luz y estimaciones aproximadas, ahora empieza a convertirse en un retrato directo de sus superficies rocosas, de sus temperaturas extremas y de cómo interactúan con sus estrellas.
Los datos más recientes obtenidos por equipos internacionales de investigación muestran que algunos de estos mundos, especialmente los que giran muy cerca de estrellas enanas rojas, han perdido prácticamente todo rastro de envoltura gaseosa. Ese vacío atmosférico los convierte en auténticos hornos cósmicos por un lado y en desiertos helados por el otro, con implicaciones claras para la búsqueda de planetas potencialmente habitables en nuestra galaxia.
TRAPPIST-1 b y TRAPPIST-1 c: superficies desnudas junto a una enana roja
Un equipo internacional de investigadores ha analizado con detalle los exoplanetas TRAPPIST-1 b y TRAPPIST-1 c utilizando las capacidades infrarrojas del telescopio espacial James Webb. El objetivo principal ha sido medir la emisión térmica de sus superficies para comprobar si existe o no una atmósfera capaz de redistribuir el calor entre el día y la noche.
Las observaciones indican que el calor permanece prácticamente confinado en la cara iluminada de ambos planetas, mientras que el hemisferio nocturno apenas emite radiación detectable. Esa diferencia tan acusada entre la parte diurna y la nocturna es una señal muy clara de que no hay una atmósfera densa que transporte la energía mediante vientos o circulación global, como ocurre en la Tierra.
En un mundo con envoltura gaseosa sustancial, el aire en movimiento suaviza los contrastes térmicos, incluso si el planeta está bloqueado por marea y siempre muestra la misma cara a su estrella. En TRAPPIST-1 b y c, sin embargo, las temperaturas extremas medidas apuntan a superficies rocosas expuestas directamente al espacio, sin un colchón de gases que amortigüe la radiación y las pérdidas de calor.
El equipo descarta atmósferas comparables a la terrestre y plantea que, si quedara algún tipo de gas alrededor de estos planetas, tendría que ser extraordinariamente fino. Esta ausencia casi total de aire convierte a TRAPPIST-1 b y c en ejemplos paradigmáticos de exoplanetas sin atmósfera, moldeados por la cercanía a su estrella y por la radiación estelar intensa que reciben.
Este resultado es especialmente significativo porque TRAPPIST-1 es una enana roja muy activa, un tipo de estrella muy abundante en la Vía Láctea y que durante años se ha considerado prioritaria en la búsqueda de mundos habitables. El hecho de que sus planetas interiores hayan perdido prácticamente toda su envoltura gaseosa refuerza la hipótesis de que la radiación intensa y las erupciones estelares pueden ir destruyendo las atmósferas de los planetas que orbitan demasiado cerca.
En el contexto español, estos avances se siguen muy de cerca desde universidades y centros de investigación. En una entrevista reciente, el catedrático y profesor de Astrofísica de la Universidad Complutense de Madrid, Jesús Gallego, analizaba precisamente la importancia de estas observaciones del James Webb sobre TRAPPIST-1 b y c, destacando cómo permiten estudiar directamente la presencia o ausencia de atmósferas en mundos de tamaño similar al nuestro.
LHS 3844 b: una supertierra sin aire y abrasada por su estrella
Otro caso clave dentro de la familia de exoplanetas sin atmósfera es LHS 3844 b, un planeta rocoso situado a unos 48,5 años luz de la Tierra que gira en torno a una enana roja. Se trata de una supertierra, con un radio aproximadamente un 30 % mayor que el terrestre, que completa una órbita en apenas 11 horas debido a la proximidad extrema a su estrella.
Al estar tan cerca, el planeta sufre un acoplamiento de marea, de forma que siempre muestra el mismo hemisferio hacia la estrella. Ese lado diurno permanece permanentemente iluminado y alcanza temperaturas de cientos de grados, mientras que el hemisferio nocturno está sumido en una oscuridad permanente y en condiciones térmicas mucho más bajas, sin un aire que reparta el calor.
Las observaciones realizadas con el James Webb han permitido, por primera vez, detectar luz procedente directamente de la superficie de este exoplaneta rocoso. El equipo científico, liderado por Sebastian Zieba (Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian) y Laura Kreidberg (Max Planck Institute for Astronomy, en Heidelberg), utilizó varios eclipses secundarios registrados entre 2023 y 2024 para aislar el brillo del planeta respecto al de su estrella.
En estas observaciones, el instrumento MIRI del James Webb, que trabaja en el infrarrojo medio, midió la radiación emitida por el hemisferio diurno en el rango de 5 a 12 micras. Gracias a esa ventana espectral, los investigadores pudieron reconstruir el espectro térmico del planeta y compararlo con distintos modelos de superficies rocosas conocidas.
El análisis indica que LHS 3844 b carece de una atmósfera apreciable. Si existiera una envoltura gaseosa densa, el espectro mostraría señales de moléculas como CO₂ o SO₂, además de un reparto más eficiente del calor. Sin embargo, los datos no revelan trazas significativas de esos compuestos volátiles y apuntan a un mundo casi completamente desnudo, con el calor concentrado en la cara iluminada.
Geología de un mundo extremo: qué nos dice la luz de LHS 3844 b
Además de confirmar la ausencia de atmósfera, el espectro térmico de LHS 3844 b ofrece pistas sobre la propia composición de su superficie rocosa. Los investigadores compararon las observaciones con diferentes tipos de corteza planetaria, desde superficies ricas en silicatos similares a la de la Tierra hasta terrenos más oscuros como los de Mercurio o la Luna.
Los resultados descartan una corteza similar a la terrestre, dominada por silicatos claros como el granito, que suelen asociarse a actividad tectónica prolongada y presencia de agua durante largos periodos. En lugar de ello, el espectro encaja mejor con materiales basálticos y minerales oscuros, con características que recuerdan a los mares lunares o a la superficie de Mercurio.
El equipo plantea dos escenarios principales para explicar ese aspecto tan oscuro. Por un lado, es posible que la superficie esté dominada por basalto reciente de origen volcánico, resultado de erupciones que hayan renovado el terreno relativamente hace poco tiempo a escala geológica. Por otro, podría tratarse de una corteza muy antigua, cubierta por regolito y modificada por miles de millones de años de impactos de micrometeoritos y radiación estelar.
Sin embargo, la ausencia de señales claras de gases volcánicos, como el dióxido de azufre o el dióxido de carbono, hace que la hipótesis de un vulcanismo activo sea menos probable. En cambio, gana fuerza la idea de una superficie envejecida y oscurecida por la llamada meteorización espacial, un proceso similar al que ha oscurecido las rocas de la Luna y de Mercurio con el paso del tiempo.
Las temperaturas estimadas en el hemisferio diurno de LHS 3844 b rondan los 1.000 Kelvin, más que suficientes para fundir metales como el plomo. Este valor, unido al bloqueo de marea y a la falta de atmósfera, convierte al planeta en un laboratorio natural para estudiar hasta qué punto la radiación de una enana roja puede cocinar literalmente la superficie de un mundo rocoso.
Más allá de lo espectacular de estas cifras, el logro clave es que, por primera vez, la comunidad científica ha conseguido describir la geología de un exoplaneta de manera directa, sin depender únicamente de modelos atmosféricos o de estimaciones de densidad media. Ahora se puede analizar la roca en sí, lo que abre la puerta a comparar de forma más precisa la diversidad de superficies planetarias fuera del Sistema Solar.
Cómo el James Webb revela exoplanetas sin atmósfera
La capacidad del James Webb para estudiar exoplanetas sin atmósfera se apoya en técnicas muy finas de análisis del brillo de los sistemas estelares. Una de las más importantes es la espectroscopía de eclipse secundario, que consiste en medir cómo varía la luz total cuando el planeta pasa por detrás de su estrella visto desde la Tierra.
En el caso de LHS 3844 b, el equipo observó varios de estos eclipses entre 2023 y 2024. La clave está en comparar el brillo del sistema cuando el planeta está visible con el brillo cuando queda oculto tras la estrella. La diferencia entre ambas medidas corresponde a la emisión térmica del planeta, que se puede descomponer en distintas longitudes de onda gracias a los instrumentos del James Webb.
Cuando un exoplaneta no tiene atmósfera o esta es muy tenue, la mayor parte de la radiación que se detecta en el infrarrojo procede de su superficie sólida caliente. Por eso, el rango de 5 a 12 micras cubierto por MIRI resulta tan valioso: permite captar la firma térmica de distintos minerales, algo imposible de conseguir con telescopios anteriores para mundos tan pequeños y lejanos.
Algo parecido ocurre con TRAPPIST-1 b y c, aunque en ese sistema el énfasis se ha puesto más en la distribución del calor entre los hemisferios diurno y nocturno. En ambos casos, los contrastes de temperatura extremos registrados apuntan a la misma conclusión: sin una capa de gases que redistribuya la energía, el lado expuesto a la estrella se recalienta y el opuesto se enfría en exceso.
Hasta hace relativamente poco, los planetas rocosos fuera del Sistema Solar solo podían caracterizarse mediante tres parámetros básicos: masa, radio y densidad media. Con el James Webb, se ha dado un paso más allá, al poder determinar si conservan atmósfera, cómo es su superficie y qué procesos geológicos podrían estar activos o haber operado en el pasado.
Qué implican estos mundos sin atmósfera para la habitabilidad
Ni LHS 3844 b ni los planetas interiores del sistema TRAPPIST-1 son candidatos a la habitabilidad. Las temperaturas extremas, la falta de atmósfera y la exposición continua a la radiación de sus estrellas los sitúan fuera de cualquier escenario razonable para la vida tal y como la conocemos. Sin embargo, su estudio resulta clave para entender qué condiciones destruyen o preservan las envolturas gaseosas.
Los ejemplos de exoplanetas sin atmósfera que orbitan muy cerca de enanas rojas refuerzan la idea de que estos astros, pese a ser los más abundantes en la galaxia, pueden resultar hostiles para los mundos rocosos situados en órbitas muy internas. Las erupciones frecuentes, el viento estelar intenso y la radiación de alta energía pueden ir erosionando y disipando la atmósfera hasta dejar la superficie completamente expuesta.
En contraste, otros exoplanetas observados por el James Webb, como K2-18 b, muestran señales de moléculas con carbono en el espectro atmosférico, lo que sugiere la presencia de una envoltura gaseosa más densa. Ese tipo de mundos, situados a distancias más moderadas de su estrella, demuestran que no todos los planetas alrededor de enanas rojas pierden su atmósfera, aunque el equilibrio parece delicado.
Dentro del propio sistema TRAPPIST-1, algunos planetas situados algo más lejos de la estrella, como TRAPPIST-1 e, siguen considerándose candidatos interesantes desde el punto de vista de la habitabilidad. Las observaciones en curso con el James Webb pretenden determinar si estos mundos intermedios han logrado conservar parte de su atmósfera pese a la actividad estelar.
Este mosaico de casos —desde supertierras abrasadas sin atmósfera hasta planetas templados con gas detectable— ayuda a la comunidad científica a acotar mejor dónde merece la pena buscar signos de vida en el futuro. Saber en qué condiciones la atmósfera se mantiene o se pierde es fundamental para seleccionar dianas prioritarias tanto para el James Webb como para los próximos telescopios que se pondrán en marcha en Europa y en otros lugares del mundo.
En conjunto, los estudios de TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c y LHS 3844 b dibujan un panorama en el que muchos exoplanetas rocosos cercanos a sus estrellas acaban convertidos en mundos sin atmósfera, con superficies desnudas y temperaturas radicales entre el día y la noche. Estos resultados, obtenidos en buena medida gracias al telescopio espacial James Webb y seguidos de cerca por la comunidad científica europea y española, están redefiniendo lo que sabemos sobre la evolución de los planetas rocosos y sobre hasta qué punto la pérdida de atmósfera marca la frontera entre un entorno potencialmente habitable y un desierto cósmico completamente hostil.
