Astrofísica

Atmósferas planetarias: buscando la luz de la vida con ayuda de Penélope

El acceso a información de habitabilidad, marcadores biológicos y diversidad de otros mundos depende de que podamos capturar la luz de sus atmósferas

Recreación de un exoplaneta y la doble estrella sobre la que gira.
Recreación de un exoplaneta y la doble estrella sobre la que gira.

Imaginemos por un momento a una Penélope que, cansada de esperar a Ulises haciendo y deshaciendo calceta para el sudario de su suegro, decide hacer algo más productivo con su vida y se aventura en el sector de la aeronáutica espacial. Como ser inteligente que es, razona que si su marido estuviese en este planeta ya habría regresado, así que se construye un cohete y les dice a los mismos que tenía entretenidos con el tapete que es para ir en búsqueda de Ulises al espacio exterior. Lo monta rápido, al fin y al cabo es bastante más entretenido que hacer ganchillo, y se pone rumbo a las estrellas. Y, si Homero se pudo permitir centauros, cíclopes, sirenas y conversaciones con los muertos en su Odisea, me puedo permitir yo, simple mortal, trasvases de conocimiento científico al pasado, así que mi Penélope además de ir equipada cerebralmente con los últimos avances de astrofísica terrestre, ha sido informada de los planes de las grandes agencias espaciales de la Tierra, misiones que espera complementar con su viaje de investigación galáctico.

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En realidad el objetivo de Penélope es la búsqueda de vida extraterrestre así que las primeras paradas las hace en los lugares del Sistema Solar con más posibilidades de albergarla. Pasa por Ío y Europa, dos lunas de Júpiter, y considera poco probable que su marido, por ser macroscópico, se encuentre entre volcanes o bajo la capa de hielo de 150 km que cubre la superficie (la verdad es que tampoco llevaba un taladro). Continúa viaje a Titán, la luna de Saturno, y como no le gusta demasiado el olor a metano de su atmósfera, decide probar suerte en Encelado, que está en la misma salida de la autopista, la de Saturno, donde pasa unos días agradables disfrutando de unos baños hidrotermales. Antes de proseguir camino recoge muestras in situ que serán analizadas en busca de indicios de vida, pero esos planes se los deja a las próximas misiones de la ESA (Agencia Espacial Europea) y la NASA.

No hay muchas más opciones que intentar captar esa luz tenue para discernir si las condiciones en un exoplaneta son potencialmente aptas para la vida

Ya que tiene el cohete hecho y pagado, Penélope decide irse más lejos. ¿Pero a dónde?, ¿qué lugar podría albergar vida según los conocimientos transferidos de una Tierra pospandémica y recalentada? No tiene claro a cuál de los 4.786 planetas confirmados (a fecha del 19 de julio del 2021) poner rumbo, sobre todo porque todos salvo uno, Próxima b, están muy lejos, incluso para un personaje de ficción que se mueve a la velocidad de la luz. Así que decide, con buen criterio, que ya que las distancias son tan grandes el mejor indicio de lo que hay debajo lo puede dar la composición de la atmósfera del planeta. En realidad, no hay muchas más opciones que intentar captar esa luz tenue para discernir si las condiciones en un exoplaneta son potencialmente aptas para la vida.

Estudia y encuentra que, hasta la fecha, el método más eficaz para detectar atmósferas de exoplanetas es esperar, desde nuestro lugar de visión en la Tierra o con los telescopios que hemos puesto en órbita, a que el exoplaneta pase delante de su estrella anfitriona. Entonces, cuando una pequeña fracción de la luz estelar pasa a través de la atmósfera del planeta, se pueden detectar las moléculas o átomos que absorben la luz en algunas longitudes de onda, igual que en la atmósfera de la Tierra filtra la luz del Sol. Así se detectó la primera atmósfera en un exoplaneta, HD 209458b, el elemento encargado de absorber la luz en este caso fue el sodio y el instrumento con el que se hizo la detección fue el incombustible y solo hace dos días traído del Hades Telescopio Espacial Hubble. La técnica es un poco más complicada que lo que da para describir en un post, pero de esta manera se han medido atmósferas de exoplanetas que contienen agua, también metano, monóxido y dióxido de carbono y helio. Para que esta técnica se pueda utilizar hacen falta planetas en tránsito (que visto por nosotros pasen delante de la estrella) y planetas como Júpiter, Neptuno y supertierras en órbitas tan pequeñas que el año en esos mundos dura tan solo unos días, 4 o 5 (en lugar de los 365 en la Tierra). La fracción de luz estelar que atraviesa la atmósfera de un exoplaneta en tránsito es muy pequeña, lo que limita tanto los telescopios y los instrumentos que se pueden utilizar como el sistema planetario que se puede observar. Aunque algo podrá hacer JWST o ELT con planetas terrestres cercanos, planetas como la Tierra no se pueden observar directamente con la tecnología actual. Por ese motivo y hasta ahora, la luz de atmósferas solo se ha podido detectar en unas pocas docenas de planetas grandes, de los miles conocidos. Algo que cambiará muy pronto con el lanzamiento de ARIEL, una misión de la ESA que medirá las atmósferas de cientos de planetas en tránsito, la mayoría gigantes gaseosos calientes y templados que orbitan cerca de su estrella.

Hasta la fecha, el método más eficaz para detectar atmósferas de exoplanetas es esperar, desde nuestro lugar de visión en la Tierra o con los telescopios que hemos puesto en órbita, a que el exoplaneta pase delante de su estrella anfitriona

Si Penélope se hubiese alejado a solo 32 años luz de la Tierra (poco más de lo que tardó en regresar su marido), incluso dotada en su nave espacial con el telescopio más sensible existente en la actualidad, no podría haber identificado la Tierra como planeta habitable. A pesar de que la Tierra a esa distancia es más brillante que las galaxias más débiles que ha medido el telescopio Hubble, el Sol emite 10 millones de veces más luz que la Tierra en el rango en el que el JWST será sensible, se encontraría como los conejos en la carretera cegados por los faros de los coches. Para poder regresar necesitaría el Roman Space Telescope, HabEx o LIFE, proyectos a los que le queda ser realidad, pero con los que se podrían medir la luz directa de atmósferas de planetas pequeños cercanos en órbitas similares a la de la Tierra alrededor del Sol.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.

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