17/Sep/06

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Los astrónomos definen el primer "documento de identificación" de un exoplaneta

No pasará mucho tiempo antes de que los astrónomos encuentren un planeta de tamaño terrestre orbitando una alejada estrella. Cuando lo hagan, lo primero que la gente preguntará es si es habitable. Y más importante aún, si ya existe vida en él.

Para lograr la manera de definir estas cuestiones, los científicos están observando nuestro propio planeta, la Tierra.

Los astrónomos Lisa Kaltenegger, del centro Harvard-harvard-Smithsonian para la astrofísica (CfA), y Wesley Traub, del laboratorio de propulsión a chorro de la NASA y del CfA, proponen utilizar la historia atmosférica de la Tierra para entender otros planetas.

"Es difícil encontrar buenos planetas", dijo Kaltenegger. "Nuestro trabajo ofrece los indicadores que buscarán los astrónomos al examinar los mundos de tipo terrestre".

Los registros geológicos muestran que la atmósfera de la Tierra ha cambiado dramáticamente en los últimos 4.500 millones de años, en parte a causa de las formas de vida que se han desarrollado en nuestro planeta. Estableciendo un registro de los gases que han compuesto la atmósfera de la Tierra a lo largo de su historia, los científicos suponen que, buscando composiciones atmosféricas similares en otros mundos, podrán saber si el planeta posee vida y, si es así, el estado en que está su evolución.

El artículo de investigación que describe su trabajo se puede acceder en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.

Hasta la fecha, los planetas extrasolares se han estudiado indirectamente, por ejemplo observando de qué manera se bambolea una estrella anfitriona debido al tirón de la gravedad del planeta sobre ella. Solamente se han detectado directamente cuatro planetas extrasolares, y son masivos mundos del tipo Júpiter. La atmósfera de uno de estos mundos fue detectada por otro científico del CfA, David Charbonneau, usando el telescopio espacial Spitzer de la NASA. La nueva generación de misiones con base en el espacio, como el buscador de planetas terrestres de la NASA (Terrestrial Planet Finder, TPF) y Darwin de la ESA, podrá estudiar directamente los mundos del tipo terrestre.

En particular, los astrónomos desean observar los espectros en luz visible e infrarroja de los planetas terrestres distantes, para obtener datos sobre sus atmósferas. Los gases dejan señales en el espectro de un planeta, como si fuesen huellas digitales o marcadores de ADN. Observando esas huellas digitales, los investigadores pueden saber más sobre la composición de una atmósfera e incluso deducir la presencia de nubes.

En la actualidad la atmósfera de la Tierra consiste en más de tres cuartas partes de nitrógeno y un cuarto de oxígeno, con un pequeño porcentaje de otros gases como el dióxido de carbono y el metano. Pero hace cuatro mil millones años no había oxígeno presente. La atmósfera de la Tierra ha evolucionado a través de seis épocas distintas, cada uno caracterizada por una mezcla particular de gases. Usando un programa de computadora desarrollado por Traub y el colega Ken Jucks del CfA, Kaltenegger y Traub modelaron cada una de las seis épocas de la Tierra para determinarse qué huellas digitales espectrales podría detectar un observador distante.

"Estudiando el pasado de la Tierra podemos aprender sobre el estado actual de otros mundos", explicadó Traub. "Si se encuentra un planeta extrasolar con un espectro similar a uno de nuestros modelos, es posible que pudiésemos definir el estado geológico de ese planeta, su habitabilidad, y hasta qué grado se ha desarrollado la vida en él".

Para entender mejor estos períodos, o "épocas," y para poder compararlas, se puede hacer una escala en la que se represente la historia de 4.500 millones de años de la Tierra en un año, poniendo como 1^ro de enero el momento en que se formó la Tierra.

ÉPOCA 0 - 12 de febrero

En la época 0 (hace 3.900 millones de años), la Tierra joven poseía una atmósfera turbulenta y vaporosa, integrada sobre todo por nitrógeno, bióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los días eran más cortos y el Sol era débil, brillando como un orbe rojo a través de un cielo de color ladrillo. El océano que cubría todo nuestro planeta era de un color marrón fangoso y recibía el bombardeo de meteoritos y cometas entrantes. El bióxido de carbono ayudó a calentar nuestro planeta, dado que el joven Sol era un tercio menos luminoso que hoy. Aunque no se han hallado fósiles de este período, pueden haber quedado señales isotópicas de la vida en las rocas de Groenlandia.

ÉPOCA 1 - 17 de marzo

Hace casi 3.500 millones años (época 1), el paisaje planetario exhibía cadenas de islas volcánicas surgidas del extenso océano global. La primera vida terrestre fueron bacterias anaerobias, que podrían vivir sin oxígeno. Estas bacterias bombearon grandes cantidades de metano en la atmósfera del planeta, cambiándola de manera perceptible. Si existen bacterias similares en otro planeta, las misiones futuras como TPF y Darwin podrían detectar sus rastros en la atmósfera.

ÉPOCA 2 - 5 de junio

Hace alrededor de 2.400 millones años (época 2), la atmósfera alcanzó su máxima concentración de metano. Los gases dominantes eran el nitrógeno, el dióxido de carbono y el metano. Se comenzaban a formar las masas continentales. Las algas verdeazules comenzaron a bombear grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera. Estaban por producirse grandes cambios.

"Lamento decir que es probable que las primeras muestras de ET no serán una radio o emisiones de TV; en cambio, podría ser el oxígeno de las algas", dijo Kaltenegger.

ÉPOCA 3 - 16 de julio

Hace dos mil millones años (época 3), estos primeros organismos fotosintéticos cambiaron el equilibrio astmoférico al producir oxígeno sin cesar, un gas altamente reactivo que despejó gran parte del dióxido de carbono y el metano y al mismo tiempo asfixió a las bacterias anaerobias, productoras del metano. De esta manera la atmósfera del planeta obtuvo su primer oxígeno libre. Ahora el paisaje era plano y húmedo. Con los volcanes humeando en la distancia, la hedionda agua de coloridas piscinas de espuma marrón resplandecía. La revolución del oxígeno estaba completamente en curso.

"La introducción del oxígeno fue catastrófica para la vida dominante en la Tierra de aquella época; la envenenó", dijo Traub. "Pero al mismo tiempo hizo que la vida multicelular, incluyendo la humana, fuese posible".

ÉPOCA 4 - 13 de octubre

Hace 800 millones de años, la Tierra ingresó a la época 4, con aumentos continuos del nivel de oxígeno. Este período coincide con lo qué ahora se conoce como "explosión del Cámbrico". Comenzando hace 550 a 500 millones de años, el período Cámbrico es un hito significativo en la historia de la vida en la Tierra: Es la época en que aparecen por primera vez en los registros fósiles la mayoría de los grupos animales importantes. La Tierra ahora está cubierta de pantanos, mares y algunos volcanes activos. Los océanos hierven de vida.

ÉPOCA 5 - 8 de noviembre

Finalmente, hace 300 millones de años, en la época 5, la vida se ha mudado desde los océanos a la tierra. La atmósfera de la Tierra ha alcanzado su composición actual, principalmente de nitrógeno y oxígeno. Éste es el principio del período mesozoico, que incluye a los dinosaurios. El paisaje parece parque jurásico en una tarde de domingo.

ÉPOCA 6 - 31 de diciembre (11:59:59)

La intrigante pregunta que se sigue haciendo es: ¿Qué aspecto tiene la época 6, el período actual, ocupado por los seres humanos? ¿Podríamos detectar muestras indicadoras de tecnologías alienígenas en los mundos distantes?

Es de consenso general entre los científicos que la actividad humana ha alterado la atmósfera de la Tierra aportando dióxido de carbono así como gases como el freón. ¿Podríamos identificar las señales espectrales de esos subproductos en otros mundos? Aunque los satélites que orbitan la Tierra y los experimentos con globos pueden medir estos cambios aquí, localmente, detectar efectos similares en un mundo distante está fuera de las capacidades de los programas del futuro próximo, como el buscador de planetas terrestres y Darwin. Se necesitarían gigantescas flotillas de futuros telescopios espaciales infrarrojos para lograr esas mediciones.

"Así de desalentador suena el desafío", dijo Kaltenegger. "Creo que en las próximas décadas sabremos si nuestro pequeño mundo azul está solo en el universo o si hay vecinos allí afuera que quieren reunirse con nosotros".

Esta investigación fue financiada por la NASA.

Aportado y traducido por Eduardo J. Carletti