Fue el físico ruso Konstantín Eduárdovich Tsiolkovski quien lo expresó de la forma más clara posible. El padre de la astronáutica escribió: "Si bien es cierto que la Tierra es la cuna del Hombre, no lo es menos que nadie se pasa toda la vida en su cuna".
Y es verdad. La Tierra y su civilización serán destruidas más tarde o más temprano, tal vez por fenómenos naturales, acaso por nuestra propia estupidez. Si dejamos este último factor a un lado, tenemos todavía una amplia panoplia de cataclismos que nos amenazan y que un día se abatirán de nuevo sobre nosotros: volcanes, colisiones de asteroides, supervolcanes, superasteroides, choques con cometas y otros horribles desastres han golpeado a nuestro planeta y volverán a golpearnos. De modo que la pregunta no es si estos horribles eventos ocurrirán, sino solamente cuándo.
Así, las cosas, el Hombre siempre tuvo la esperanza de encontrar un lugar adonde ir, un sitio en el cual refugiarse cuando la falta de recursos, la superpoblación, la contaminación o el mismísimo envejecimiento de nuestro Sol nos amenacen.
La búsqueda de planetas extrasolares comenzó a principios del siglo XX, y no se ha detenido nunca. Como explicamos en otro artículo, las condiciones necesarias para que un planeta sea "potable" son, primero, que se trate de un cuerpo sólido (nadie puede vivir en un gigante gaseoso del tipo de Júpiter) y que se encuentre en lo que se denomina "zona habitable" de su sistema estelar. Esto último significa que no debe estar demasiado cerca de la estrella como para quemarse ni tan lejos como para convertirse en una masa congelada. En pocas palabras, el rango de temperaturas debe permitir la existencia de agua en estado líquido (más de 0°C y menos de 100°C).
El hallazgo ideal: un gigante gaseoso
visto desde un exoplaneta de tipo terrestre
Las investigaciones se han basado, históricamente, en el estudio de las perturbaciones orbitales de las estrellas, anomalías que solo podrían explicarse si un planeta está tironeando gravitacionalmente de la misma. El amable lector recordará que el mismo razonamiento fue la causa del descubrimiento de Neptuno. Tan eficientes son los métodos que se utilizan, que cuando escribí mi artículo sobre el tema (junio de 2006) se conocían 166 exoplanetas. Hoy, menos de 3 años después, dicha cifra ha ascendido a 346. La lista de nuevos planetas no cesa de crecer.
Desde el mero principio de la caza de exoplanetas, los científicos buscaron técnicas complementarias a la observación de perturbaciones gravitatorias; no para reemplazarla sino para verificar y contraprobar los resultados por otras vías.
Así, surgió como alternativa obvia la observación de los tránsitos. Un tránstito planetario es el pasaje de un planeta (por ejemplo Mercurio) por delante del Sol, lo que bloquea un cierto porcentaje de la luz del astro y permite que el planeta sea claramente visible sobre su superficie bajo la forma de un disco oscuro. Este efecto fue estudiado y utilizado por primera vez por Sir Edmund Halley, quien comprendió que el estudio de los pasajes de Mercurio y Venus por delante del Sol podían, además, ayudarlo a calcular el tamaño del Sistema Solar, tarea que acometió y en la que alcanzó el éxito.
Disminución del brillo de la estrella a medida que el exoplaneta (el pequeño círculo negro) lleva a cabo su tránsito
De saber esto a comenzar a buscar tránsitos extrasolares hubo solo un paso. Desde diciembre de 2006, la misión Corot de la Agencia Espacial Europea está monitoreando minuciosamente el brillo aparente de cerca de 12.000 estrellas, buscando disminuciones o temblores lumínicos que prueben tránsitos de planetas extrasolares por delante de sus respectivos astros.
Pero los científicos deseaban profundizar en esta técnica, ya que Corot solo es capaz de detectar planetas de enormes tamaños, verdaderos gigantes gaseosos que muy difícilmente podrían albergar vida como lo conocemos. Era necesario planear una misión que pudiera descubrir planetas de tipo terrestre y tamaños adecuados a nuestras necesidades.
Y así se hizo.
Los exoplanetas conocidos hasta el día de hoy pertenecen a tres grandes categorías: gigantes gaseosos, gigantes helados y "supertierras calientes". Hay algunos, muy pocos y muy dispersos, ligeramente mayores que la Tierra, pero o bien orbitan alrededor de púlsares o no se encuentran en la zona habitable de su sistema. No hemos tenido la suerte de descubrir planetas de tipo terrestre que además estén en la zona requerida.
Así las cosas, la NASA decidió preparar una misión cuyo único objetivo fuese buscar exoplanetas habitables para nosotros.
En homenaje al padre de la mecánica celeste, Johannes Kepler, el proyecto fue denominado Misión Kepler.
Kepler
El 6 de marzo de 2009, un cohete Delta II despegó desde la Base de la Fuerza Aérea norteamericana de Cabo Cañaveral, Florida, llevando en su morro la carga útil de la Misión Kepler.
Empacando la sonda
La idea es simple, basada, como dijimos, en el principio de los tránsitos extrasolares. Como al pasar el planeta la estrella de marras disminuye su flujo luminoso, lo que se necesita no es un telescopio, sino un fotómetro. Exactamente eso es la Kepler: un fotómetro ultrasensible desarrollado por la NASA, que, durante los próximos 3 y medio o 4 años, estudiará detalladamente la luminosidad de más de 100.000 estrellas para intentar detectar caídas que pudiesen denunciarnos la existencia de un tránsito por su frente.
Como la teoría es tan ingeniosa y efectiva —viene siendo usada desde hace siglos—, este proyecto de bajo costo fue adoptado de inmediato y puesto en marcha. Kepler forma parte del Proyecto Discovery de NASA, mientras que sus sistemas de vuelo fueron diseñados por la Bell Aerospace y el proyecto general llevado a cabo por el JPL y administrado por el Centro Ames de Investigación de la administración espacial estadounidense.
Montaje del espejo
Kepler, como casi todos los proyectos científicos de su misma nacionalidad, fue víctima de los obtusos recortes presupuestarios impuestos a la ciencia y la tecnología por la administración Bush. Debió haber estado en el espacio en enero de 2006, pero se le quitaron fondos y se lo reprogramó para marzo. En marzo fue nuevamente postergado para julio debido a una traba impositiva, y poco más tarde, al quedarse casi sin dinero el Centro Ames, se le debió cambiar la antena de alta ganacia por otra de entidad inferior a fin de abaratar costos.
Finalmente, como hemos explicado, se lanzó en marzo de 2009, y las tres etapas del cohete completaron su tarea impulsora poco menos de una hora después. Hasta el 7 de marzo de 2009 no estará completamente operativo, ya que sus operadores necesitan dos meses para calibrar el equipamiento y hacer toda la serie de pruebas y ensayos necesarios. El 7 de abril se expulsó la tapa del fotómetro y comenzó a medir luz estelar. El día 20 del mismo mes los técnicos se declararon conformes con la calibración y casi listos para comenzar a tomar datos reales.
Kepler abandona la Tierra a bordo de su Delta II
Los técnicos que controlan la nave se encuentran ubicados en un laboratorio de Boulder, Colorado, y desde allí manejan los paneles solares del fotómetro, que será orientado al Sol en todos los solsticios y equinoxios para maximizar la cantidad de luz recibida por el aparato, garantizando así una adecuada cantidad de energía almacenada para operar durante el largo período que le fue asignado.
La transferencia de datos entre Boulder y Kepler se efectúa por radio, y los datos que la sonda archiva se bajarán a tierra una vez por mes. La información recolectada será retransmitida a la Universidad Johns Hopkins de Baltimore para su análisis y más tarde al Centro Ames para elaborar los informes finales y distribuirlos luego a los astrónomos de todo el mundo.
Si bien el objetivo primordial de Kepler es determinar cuántos y cuáles planetas terrestres se hallan en las zonas habitables de esas 100.000 estrellas, tiene, además, algunos otros objetivos secundarios: ver qué tamaño tienen los mismos, qué formas tienen sus órbitas (una órbita demasiado irregular no sería compatible con la vida), averiguar alrededor de qué tipos de estrellas giran (muchas clases espectrales no serían habitables), cuántos de ellos orbitan alrededor de sistemas estelares múltiples (porque tendrían órbitas muy excéntricas) y descubrir compañeros desconocidos de planetas extrasolares ya catalogados.
La nave pesa algo más de una tonelada y tiene un espejo de 1,40 metros con una apertura de 95 centímetros. No se planea obtener fotografías claras, sino datos fotométricos muy estrictos. El fotómetro tiene 42 sensores CCD de 1024 por 2200 píxeles de resolución. Cada píxel mide 27 micrones.
Ajuste fino del plano focal del fotómetro de Kepler
La misión costará 600 millones de dólares en total para una operación de 3 años, pudiéndose conseguir presupuesto adicional si se pretende que trabaje un año más.
Como la norma en nuestra galaxia parecen ser los gigantes gaseosos, y un pequeño planeta rocoso como la Tierra interrumpiría la emisión de luz de la estrella en cantidades entre 30 y 600 veces menores que aquellos, Kepler está preparado para detectar caídas de brillo de la luz estelar de apenas el 0,01%, tal como la haría la Tierra vista desde la misma distancia. Del procentaje de disminución se obtiene la masa del planeta, y de la frecuencia con que transita frente a su sol se puede saber el tamaño de su órbita y por consiguiente qué temperatura tendrá en su superficie. Para poder estar seguros de que allí existe un planeta, Kepler deberá medir al menos tres tránsitos sucesivos. Sabiendo que abundan los planetas gigantes, los científicos estiman que Kepler descubrirá un gran número de ellos en sus primeros meses de observación, pero que para encontrar pequeños planetas terrestres, mucho menos conspicuos, habrá que esperar bastante más. Es por ello que se planea seguir en la brecha por casi 4 años.
Lo que mira Kepler
Las posibilidades de encontrar este tipo de planetas en la zona habitable son escasas: un planeta del tamaño de la Tierra a una distancia de su estrella similar a aquella en que se encuentra la Tierra tiene apenas 0,465% de probabilidades de existir. Solo 1 de cada 215 planetas de la Vía Láctea es como la Tierra y se encuentra a la distancia correcta de su sol. Es un poco (pero no mucho) más probable encontrar un planeta como Venus a la distancia de Venus: 0,65%. Si la estrella fuera una de tipo G como el Sol, esos planetas serán incuestionablemente de tipo terrestre, no gigantes gaseosos. Pero las posibilidades aumentan notablemente si en el sistema hay más de un planeta: si existiera una sonda Kepler diseñada por extraterrestres y observaran el Sistema Solar desde la misma distancia que Kepler lo hace con sus objetivos, tendría una probabilidad de observar el tránsito de Venus frente al Sol del 12%. No es poco.
Kepler en pleno trabajo
A pesar de las limitaciones del método, Kepler descubrirá muchos más planetas extrasolares que Hubble, por la sencilla razón de que aquel es un telescopio y este es un fotómetro. El campo de visión de Kepler es mucho más grande que el de Hubble (105 grados cuadrados) y solo se dedicará a buscar tránsitos. Observará siempre al mismo campo de estrellas, mientras que Hubble rara vez echa una segunda mirada a un mismo objeto. Además, las probabilidades están a su favor: si todas las estrellas observadas fueran similares al Sol, y cada una tuviese un planeta terrestre en la zona habitable, al cabo de 3 años Kepler habrá encontrado casi 500 objetos habitables. Pero, obviamente, podemos conformarnos con muchos menos. No somos tan exigentes.
Primeras imágenes enviadas por Kepler
La órbita de Kepler es muy especial: a diferencia del Hubble, no se encuentra en órbita de la Tierra, sino que sigue a la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Esto obedece a que si orbitara nuestro planeta, muchas veces la Tierra le obstruiría su visión del cielo y las observaciones no serían continuas. Además, de esta forma, la luz reflejada por la Tierra no obstaculiza su estimación de la luz estelar.
Todo correcto, pero ¿qué es lo que observa Kepler? Pues las constelaciones de la Lira y del Cisne, que se encuentran muy por encima del plano de la eclíptica, de modo que tampoco el Sol se interpone entre ellas y nuestro amigo. Por lo mismo, ningún objeto del Cinturón de Kuiper o del Cinturón de asteorides (que orbitan en la eclíptica) va a taponar en ningún momento la mirada del fotómetro.
Cisne y Lira: el campo de visión de Kepler
Como la Tierra se encuentra a cierta distancia del centro de la galaxia, y orbitando en cierto ángulo con respecto al plano galáctico, se eligieron Cisne y Lira porque guardan proporciones similares. Si de algún modo estas características inciden en las posibilidades de que una estrella tenga planetas terrestres y estos generen vida e inteligencia, entonces Kepler está mirando al lugar más parecido al que ocupa la Tierra, y por lo tanto, al más probable.
Allí está ahora, haciendo las últimas pruebas. Allí vuela, siguiendo a la Tierra como un cachorro a su madre, intentando ayudarnos a descubrir —si es que conseguimos salir de la cuna— hacia dónde dirigirnos.