GJ 1214 b - Waterworld

GJ 1214 b es un una supertierra con 6 veces la masa de la Tierra y 2,6 veces su radio; orbita la estrella GJ 1214 situada a 40 años luz en la constelación de Ofiuco. Inicialmente avistado por el proyecto MEarth, fue descubierto por David Charbonneau y su equipo el 16 de diciembre de 2009, siendo la segunda supertierra descubierta tras COROT-7b y la primera en la que se logra identificar una atmósfera.​ Posteriormente fue investigado más a fondo por el espectrógrafo HARPS en el telescopio de ESO, en La Silla. GJ1214b es el segundo exoplaneta en el que los astrónomos han podido determinar su masa y radio, consiguiendo así pistas vitales sobre su estructura.

Sabemos que orbita muy cerca de su estrella, con un semieje mayor de tan solo 2 millones de Km (unos 0.06 UA), 70 veces más cerca que la Tierra del Sol. Esto implica, entre otras cosas, un periodo orbital muy breve: sus años solo duran 38 horas. 

A pesar de tener unas temperaturas elevadas debido a su cercanía a la estrella, GJ 1214 b es más frío que cualquier otro planeta descubierto mediante su tránsito. Sus temperaturas de equilibrio estarían entre 120 y 282 °C, dependiendo de la cantidad de radiación que el planeta refleje al espacio.

GJ 1214 b es un planeta extrasolar en tránsito: es decir, su masa y radio se deducen del desplazamiento doppler en el espectro de la estrella GJ 1214 y mediante el oscurecimiento de la luz de la estrella cuando el planeta pasa por delante (tránsito).​ Estas observaciones no proporcionan pruebas suficientes sobre la estructura o la composición del planeta, por lo que en la actualidad, no hay evidencia directa de la presencia de agua o de cualquier otra molécula.

Sin embargo, la masa y el radio del planeta, sugieren que existe una envoltura gaseosa relativamente gruesa y densa, de unos 200 km de espesor. Los análisis del espectro plano del exoplaneta descartan una atmósfera de hidrógeno simple, agua, dióxido de carbono o metano. En vez de eso, algo en la zona alta de la atmósfera está bloqueando la luz y evita que penetre más allá. Y todo apunta a que se trata de nubes. Dado que su temperatura atmosférica excede la del punto de ebullición del agua, y teniendo en cuenta otros datos, algunos modelos sugieren que GJ 1214 b podría tener nubes de algún tipo de sal en su atmósfera superior, que contribuirían al espectro plano del planeta detectado por el Hubble. 

En planetas fríos dominados por el agua, la atmósfera, compuesta principalmente por vapor de agua, puede ser mucho más gruesa que la de la Tierra produciendo un fuerte efecto invernadero. 

Por otro lado, los planetas denominados "neptunos calientes", cerca de su estrellas, podrían perder sus atmósferas a través del escape hidrodinámico, dejando únicamente sus núcleos con diferentes líquidos sobre la superficie. A pesar de que la atmósfera planetaria aún no se ha confirmado directamente, teniendo en cuenta la edad estimada del sistema planetario y el cálculo del escape hidrodinámico, los científicos concluyen que  GJ 1214 b ha sufrido una pérdida significativa de atmósfera durante su vida; cualquier atmósfera que aun quede, no sería primordial.​ Los futuros telescopios, como el telescopio Espacial James Webb, podrán confirmar algunos de estos datos.

Basándonos en modelos y escenarios previos sobre la formación y evolución de planetas,​ GJ 1214 b podría ser un planeta rocoso con una atmósfera desgasificada rica en hidrógeno (un MiniNeptuno) o un planeta océano. Además se cree que está formado principalmente por un 75% de agua helada y otra parte de silicio y hierro, por lo que es el exoplaneta con más opciones de ser un planeta océano de todos cuantos hemos descubierto hasta la fecha.

Si es un mundo de agua podría ser considerado como una versión más grande y caliente de la luna Europa de Júpiter.​ En caso de confirmarse como un planeta océano,​ su interior estaría compuesto por un núcleo rocoso rodeado de agua, la proporción de la masa total sería de ~25 % de roca y ~75 % de agua, cubierta por una espesa atmósfera con gases como el hidrógeno y el helio (~ 0,05 %)

Los planetas de agua podrían ser resultado de una migración planetaria hacia el interior y se originan como protoplanetas que se formaron a partir de materiales volátiles ricos en hielo.​ Debido a la variación de la presión en la profundidad, los modelos de agua incluyen un mundos de vapor, de líquido, superfluidos, hielos a alta presión en fase sólida como el hielo VII, o las fases de plasma del agua.

Un planeta océano (también denominado mundo acuático) es un tipo hipotético de planeta cuya superficie estaría completamente cubierta por un océano de agua o de otros líquidos, sin islas ni continentes o tierras emergidas. 

Diversas simulaciones de la formación del sistema solar han demostrado que los planetas probablemente emigren hacia el interior o el exterior a medida que se van formando, existiendo por tanto la posibilidad de que los planetas helados se trasladasen a órbitas donde su hielo se derrite a su forma líquida, convirtiéndolos en planetas océano (Marc Kuchner​ y Alain Léger,​ 2003). Tales planetas, en teoría, podrían soportar algunas formas de vida. 

En esos planetas, los océanos serían de cientos de kilómetros de profundidad, mucho más profundos que los de la Tierra. Las inmensas presiones en las regiones más bajas de esos océanos podrían dar lugar a la formación de un manto con formas exóticas de hielo, más cálido que hielo convencional. Si el planeta se encontrase lo suficientemente cerca de su sol para que la temperatura del agua llegara al punto de ebullición, el agua se volvería supercrítica, sin una superficie definida.​ 

Los océanos, mares y lagos, pueden estar compuestos de líquidos distintos del agua como los lagos de hidrocarbono en Titán. Dentro de nuestro sistema solar, se especuló con la posible existencia de mares de nitrógeno en Tritón, sin embargo, esta posibilidad ha sido descartada.​ Por debajo de la espesa atmósfera de Urano y Neptuno se especula con que estos planetas estén compuestos de océanos de fluidos calientes de alta densidad con agua, amoníaco y otras sustancias volátiles.​ Por otro lado, las capas gaseosas exteriores de Júpiter y Saturno transicionan sin problemas en océanos de hidrógeno líquido. La atmósfera de Venus se compone en un 96.5 % de dióxido de carbono, y en su superficie, la presión hace del CO2 un líquido supercrítico.

Europa oculta un inmenso océano bajo su gruesa capa de hielo. 

Asimismo, hay evidencias de que las superficies heladas de las lunas Europa, Ganímedes, Calisto, Titán y Encélado funcionan como cáscaras flotantes sobre océanos muy densos de agua líquida o amoníaco. Fuera del sistema solar, GJ 1214 b es nuestro candidato más probable para ser un planeta océano

Los planetas telúricos extrasolares que están extremadamente cerca de su estrella estarán anclados por acoplamiento de marea a esta, por lo que un hemisferio del planeta podría consistir en un océano de magma. Cuando las temperaturas y las presiones son adecuadas, multitud de productos químicos volátiles pueden aparecer en forma líquida: ácido sulfúrico, agua, amoníaco, argón, cianuro de hidrógeno, etano, fosfina, hidracina, hidrógeno, metano, neón, nitrógeno, óxido nítrico, sulfuro de carbono o sulfuro de hidrógeno... 

Teniendo en cuenta la cercanía a su estrella, las fuerzas de marea en GJ 1214 b deben de ser brutales. Con una temperatura media de 230º C, el océano global de GJ 1214 b estaría constantemente en ebullición y el interior escondería exóticos estados del agua, como el hielo caliente o el agua superfluida. Si además consideramos que su densa capa de nubes y su elevado albedo permitirían que parte del agua se conserve en estado líquido, es factible que un gran volumen de agua en forma de ola recorra todo el planeta cada 38 horas... un escenario bastante similar al del planeta Miller en Interstellar