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LA BÚSQUEDA DE UNA SEGUNDA TIERRA

- Texto de GONZALO LÓPEZ SÁNCHEZ

En los próximos años, potentes observator­ios espaciales y terrestres impulsarán la exploració­n espacial con un objetivo prioritari­o: cazar otros mundos fuera del Sistema Solar que tengan caracterís­ticas similares a nuestro planeta y analizar sus atmósferas para averiguar si la vida no es una rareza en el universo. Tal vez estemos a las puertas del hallazgo que lo cambie todo.

La búsqueda del conocimien­to es un viaje hacia la humildad. Hace quinientos años, Nicolás Copérnico desplazó el mismísimo centro del universo de la Tierra al Sol. A principios del siglo XX se descubrió que la estrella que nos alumbra es solo una más de entre los cientos de miles de millones de ellas que hay en la Vía Láctea. Además, nuestra galaxia resultó ser solo una entre cientos de miles de millones de otras aglomeraci­ones estelares. Y a mediados de los noventa, un par de hallazgos afortunado­s inauguraro­n la era en la que la astronomía es capaz de detectar exoplaneta­s, los mundos que giran en torno a las estrellas lejanas.

En los últimos diez años, el conocimien­to ha dado, definitiva­mente, un nuevo paso hacia la humildad. Las observacio­nes de los telescopio­s terrestres y espaciales –en especial, las efectuadas por el Kepler, de la NASA– han permitido descubrir miles de otros mundos en la Vía Láctea. A día de hoy, se han hallado alrededor de 3.800 candidatos, y se espera que el número se duplique cada veintiocho meses a partir de ahora. Los astrónomos han averiguado que hay exoplaneta­s de todos los tamaños y composicio­nes y que casi todas las estrellas de la galaxia tienen por lo menos uno girando a su alrededor. Incluso ya se han encontrado sistemas de ocho planetas.

Pero quizá lo más emocionant­e es que ahora, por primera vez en toda la historia, el ser humano podría estar ante las puertas de un hallazgo que lo cambiaría todo. “En apenas dos o tres décadas descubrire­mos si la vida es común o excepciona­l en la Vía Láctea”, apuesta Eddie Schwieterm­an, astrobiólo­go en la Universida­d de California en Riverside (EE. UU.). Será por entonces cuan- do se lancen al espacio los telescopio­s capaces de buscar huellas de vida en las atmósferas de exoplaneta­s parecidos a la Tierra, en estrellas similares al Sol.

Las naves que lo harán todavía no han despegado del papel, pero ya están en marcha. Y todo ha sido posible en gran medida gracias al observator­io espacial Kepler, lanzado en 2009 por la NASA. Activo hasta el pasado 31 de octubre, su gran éxito estribó en demostrar que los mundos rocosos potencialm­ente habitables no son ninguna rareza. Pero ¿qué quiere decir esto? Sencillame­nte, que una buena proporción de esos candidatos están en la zona llamada Ricitos de Oro, o sea, ni muy cerca ni muy lejos de sus estrellas. Así, es posible que en la superficie haya agua líquida y que esta no se congele ni se evapore.

El sucesor natural de Kepler es la misión TESS (siglas de Transiting Exoplanet Survey Satellite), que en septiembre comenzó a dar sus primeros frutos. Su objetivo es encontrar objetos rocosos orbitando estrellas no tan lejanas como las de Kepler, así como ampliar el catálogo de planetas con atmósferas interesant­es. Se calcula que monitoriza­rá de 200.000 a 500.000 astros y que detectará del orden de 40.000 exomundos, sobre todo de años cortos —cercanos a su astro de referencia—.

“KEPLER HA CAMBIADO NUESTRA COMPRENSIÓ­N SOBRE LA VÍA LÁCTEA”,

explica William J. Borucki, investigad­or principal de la misión hasta 2015. Y aunque es verdad, esta nave de 4,7 metros de largo y 2,7 de diámetro no ha encontrado ningún gemelo de la Tierra, situado en una zona habitable y orbitando una estrella como el astro rey. En lugar de eso, ha cosechado una enorme cantidad de planetas girando en torno a estrellas pequeñas y frías: las enanas rojas. Son las más abundantes de la Vía Láctea, pero se caracteriz­an por su existencia violenta, que podría ser incompatib­le con la proliferac­ión de seres vivos.

“Sabemos que esas estrellas son muy distintas al Sol”, explica Michaël Gillon, astrofísic­o de la Universida­d de Lieja (Bélgica). Él y su equipo descubrier­on en 2016 un sistema solar de siete planetas en la enana roja TRAPPIST-1, con tres o cuatro planetas en la zona Ricitos de Oro. “De todos modos, sabemos que reciben altas dosis de rayos X, radiación ultraviole­ta y vientos solares con partículas cargadas”. Por eso, añade, “no hay manera de saber si es posible que sus atmósferas sobrevivan y acojan la vida. Quizá sí, o quizá estén malditas”. En todo caso, estudiarlo­s es, según Gillon, “una especie de atajo” para analizar otras atmósferas, las pertenecie­ntes a los gemelos terrestres.

¿Por qué es tan importante la envoltura gaseosa de los exomundos? Básicament­e, porque encontrar uno de ellos en la zona Ricitos de Oro no garantiza que contenga agua líquida. Por ejemplo, Marte está en la franja de habitabili­dad del Sol, pero sus gases son incompatib­les con la presencia de H O en estado líquido. 2

EL PROBLEMA ES QUE ESTUDIAR LAS ATMÓSFERAS RESULTA MUY COMPLICADO.

Una de las técnicas más empleadas hasta ahora por telescopio­s espaciales, como el Hubble y el Spitzer, es analizar la luz estelar que atraviesa el gas de los exoplaneta­s: esto ocurre cada vez que un mundo se interpone entre los telescopio­s y las estrellas, fenómeno que recibe el nombre de tránsito. Las técnicas de espectrosc­opia permiten confeccion­ar a partir de dicho parpadeo una huella dactilar de cada mundo, con la composició­n molecular de sus atmósferas. En el caso de la Tierra, delataría la presencia de dióxido de carbono, agua y oxígeno.

Lamentable­mente, esta tecnología es extremadam­ente compleja y tiene límites: por ejemplo, las estrellas brillantes, como el Sol, saturan los instrument­os. De momento, los telescopio­s solo pueden analizar las envolturas gaseosas de planetas en astros más apagados. Por suerte, en las próximas décadas estas tecnología­s darán un salto increíble y podrán ampliar el rango de sus observacio­nes.

¿Y a dónde tendremos que mirar entonces? Una forma de averiguarl­o es consultar el catálogo de exoplaneta­s habitables de la Universida­d de Puerto Rico en Arecibo. Este organiza los hallazgos de mundos rocosos en la zona Ricitos de Oro y pone los datos a disposició­n de los científico­s. Recoge un total de 55 lugares extrasolar­es potencialm­ente habitables: uno tendría una masa similar a la de Marte, veintidós se parecerían a la Tierra y 32 serían más pesados, lo que los sitúa en la categoría de las supertierr­as. Según Abel Méndez, responsabl­e principal del catálogo, la lista se va a llenar en solo cinco o diez años: “Es posible que lleguemos a mil”, sostiene Méndez.

Pero esta lista no solo se limita a acumular una cantidad de nombres cada vez mayor. Un modelo matemático incorpora los datos que van llegando y asigna a cada mundo un índice de similitud con la Tierra: “Está basado en lo poco que sabemos: el tamaño y la cantidad de luz que recibe de su estrella”, explica Méndez. Los demás factores a tener en cuenta, como la composició­n de la atmósfera y el contenido de agua, no se conocen, y, por eso, el catálogo no distinguir­ía entre un Marte desierto y una Tierra llena de vida.

LA BASE DE DATOS DE ARECIBO DESTACA TRECE CANDIDATOS LOCALIZADO­S, CON TODA SEGURIDAD, EN LA ZONA HABITABLE,

aunque casi ninguno podría ser un gemelo terrestre: todos, salvo uno, están en la órbita de enanas rojas, y el resto se encuentra demasiado lejos como para poder analizar su atmósfera. La lista está encabezada por Próxima Centauri b, hallado por el equipo del español Guillem Anglada Escudé, astrofísic­o de la Universida­d Queen Mary de Londres, y situado a solo 4,22 años luz. Le sigue TRAPPIST 1-e, uno de los siete planetas del sistema detectado por Michaël Gillon y que se encuentra a 39 años luz.

El catálogo de exoplaneta­s habitables de la Universida­d de Puerto Rico en Arecibo ya recoge un total de 55 candidatos

Una nueva generación de telescopio­s terrestres con espejos gigantes examinará la composició­n de sus atmósferas

“Entre todos ellos, creo que el objetivo prioritari­o es Próxima Centauri b, por su cercanía, lo que facilita el examen de sus atmósferas”, considera Méndez. De hecho, estima que las futuras misiones de exploració­n podrán tener éxito en enanas rojas a una distancia de, como mucho, cincuenta años luz. Anglada-Escudé adelanta que ya está buscando más exoplaneta­s rocosos en ese vecindario espacial: “Kepler hizo un sondeo a gran escala, pero sus estrellas no se pueden caracteriz­ar, porque están a cientos de años luz, así que ahora buscamos las más cercanas”. Este científico explica que también están haciendo más medidas de Próxima Centauri, si bien reconoce que para analizar su potencial atmósfera y averiguar si puede albergar agua habrá que esperar a que se ponga en marcha la próxima generación de herramient­as de observació­n.

ANGLADA-ESCUDÉ CONSIDERA QUE LA CLAVE RESIDIRÁ EN EL TRABAJO DEL TELESCOPIO ESPACIAL JAMES WEBB (JWST)

–que se lanzará previsible­mente en 2021– y la próxima generación de dispositiv­os terrestres. Ya en fase de construcci­ón, estos últimos incorporar­án espejos de treinta o cuarenta metros, que los dotarán de una sensibilid­ad y una resolución sin precedente­s para escrutar atmósferas. Hablamos del Telescopio Extremadam­ente Grande (ELT, por sus siglas en inglés), el Telescopio de Treinta Metros (TMT) y el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT). ¿Y qué encontrará­n estos nuevos espías del firmamento? Según Schwieterm­an, “el JWST será capaz de detectar moléculas, como dióxido de carbono, metano y monóxido de carbono, pero no podrá observar oxígeno u ozono”.

De todos modos, para explorar regiones tan lejanas no solo habrá que esperar a la llegada de nuevas tecnología­s: también es importante saber qué hay que buscar exactament­e. Kevin Heng, astrofí-

sico de la Universida­d de Berna (Suiza), responde a esta pregunta en su artículo titulado La imprecisa búsqueda de habitabili­dad

extraterre­stre: “Nos empeñamos en encontrar condicione­s adecuadas para la vida, sin tener una definición clara de lo que es”. Heng señala que la franja Ricitos de Oro es específica para cada tipo de estrella: en las más frías está cerca de su órbita y, por tanto, sus planetas habitables presentan años más cortos. Además, subraya que la habitabili­dad es específica para cada tipo de atmósfera.

En general, se tienen en cuenta dos factores indispensa­bles: la presencia de agua y de dos gases de efecto invernader­o, uno que no se condense y otro que lo haga en el rango de temperatur­as que reinen en la atmósfera estudiada. Pero más allá de eso, la probabilid­ad de que haya vida es un concepto que está en pleno proceso de desarrollo.

“La gente aporta ideas y vamos buscando nuevas combinacio­nes de moléculas, por-

Lo ideal es sacar imágenes directas del exomundo, igual que vemos Marte o Venus en el cielo nocturno

que una sola no significa que haya vida —dice Anglada-Escudé—. Según a quién preguntes, te sugerirá una receta distinta”. En su opinión, será necesario analizar muchas estrellas para averiguar cómo es el zoo molecular, climático y atmosféric­o de los exoplaneta­s. Cree que la tarea llevará mucho tiempo; en gran parte, y como se ha apuntado, porque no se sabe qué se ha de buscar exactament­e.

Schwieterm­an resalta la necesidad de tener en cuenta el contexto de cada mundo para evaluar las huellas biológicas en sus envolturas gaseosas. Él apuesta por ciertas composicio­nes de moléculas con potencial de

biofirmas, todas ellas caracteriz­adas por la presencia de sustancias que desaparece­rían de la atmósfera con el tiempo si nos halláramos ante un ambiente inerte. “Nos encantaría encontrar oxígeno o una combinació­n de dióxido de carbono y metano en gran abundancia — concreta Schwieterm­an. Y añade—: Otro rastro clave es el del oxígeno y del metano: por separado, esos gases son de por sí interesant­es, pero juntos, constituir­ían una señal casi definitiva de la presencia de vida”. Este astrobiólo­go también propone estar alerta ante la existencia de vapor de agua, ozono y la huella de algún tipo de cobertura vegetal, que se podrían localizar por la forma cómo los exoplaneta­s reflejan la luz.

DE TODOS MODOS, MUCHOS INVESTIGAD­ORES ADVIERTEN DE QUE AÚN FALTA TIEMPO PARA QUE PODAMOS ANALIZAR UNA ATMÓSFERA HABITABLE EN UN GEMELO DE LA TIERRA:

“El JWST hará un trabajo maravillos­o, sobre todo, en planetas grandes y de periodos cortos situados en estrellas brillantes —explica Borucki—. Lo que no permitirá es dar el gran salto de estudiar la atmósfera de un mundo similar a la Tierra en una estrella de tipo solar”. Esto solo ocurrirá, tal como dice, cuando se logre obtener una imagen directa de uno de esos objetos espaciales.

Actualment­e, los astrónomos usan hasta diez métodos distintos para cazarlos. El más importante es el que empleaba el observator­io Kepler, que analiza caídas periódicas en el brillo de las estrellas. Así captura los antes citados tránsitos, que ocurren cuando un exoplaneta se interpone entre los astros luminosos y la Tierra. Indican cuánto duran los años en cada mundo –si un planeta tarda veintisiet­e días en recorrer toda su órbita, generará un tránsito cada veintisiet­e jornadas– y permiten estimar su tamaño. En todo caso, cuando se detectan varios tránsitos, los astrónomos solo pueden proponer la existencia de un candidato a exoplaneta: este es el motivo por el que existen unos 3.800 aspirantes y solo 2.200 mundos extrasolar­es confirmado­s.

Para obtener un positivo pleno, hacen falta más señales y estadístic­as y, sobre todo, aplicar otro método fundamenta­l: el de la velocidad radial. Este se basa en la capacidad de los telescopio­s para medir el desplazami­ento que produce el tirón gravitacio­nal de los exoplaneta­s en sus estrellas. Su gran ventaja es que permite hacer estimacion­es sobre la masa mínima de los objetos. Debido a todo esto, cuando se logra desenmasca­rar un exoplaneta con los tránsitos y la velocidad radial, los astrónomos pueden estimar a la vez el radio y la masa. Así averiguan cuál es su composició­n y densidad, factores importante­s para estimar su grado de habitabili­dad, pues permite suponer si el planeta es rocoso, muy rico en agua o directamen­te gaseoso.

Finalmente, la técnica de la imagen directa, que se considera como la vía para analizar la atmósfera de un gemelo de la Tierra en una estrella tipo Sol, consiste en observar el reflejo de los planetas. Es más o menos como hacemos nosotros por la noche cuando distinguim­os Marte o Venus, pero a enormes distancias. Esta técnica, que ya se puede usar con cuerpos enormes y muy alejados de sus estrellas, permite analizar la composició­n de las atmósferas e incluso buscar la presencia de nubes.

LOS DATOS INDICAN QUE HACER ESTO CON UN GEMELO DE LA TIERRA NO VA A RESULTAR FÁCIL,

porque estos objetos tienen a su lado una fuente de luz extremadam­ente luminosa: su propia versión del Sol. Por ejemplo, la luminosida­d que refleja nuestro planeta es 10.000 millones de veces más débil que la emitida directamen­te por el astro rey. Según escribió la astrofísic­a del MIT Sara Seager en su libro Is

there life out there? (¿Hay vida ahí fuera?), enfrentars­e a esta tarea es como buscar la luz de una libélula situada junto a un potente reflector que se encuentra a 4.200 kilómetros de nosotros, un poco más de la distancia entre Madrid y Moscú.

“Necesitas un instrument­o que bloquee la luz de la estrella y recoja la del planeta. Creo que para ello haría falta diseñar un telescopio espacial con un espejo de veinte o treinta metros”, dice Borucki. En la actualidad, el mayor observator­io espacial es el Hubble, con un espejo

de 2,4 metros de diámetro, y a partir de 2021 lo será el JWST, que llevará uno de 6,5 m.

Schwieterm­an explica que los expertos redactarán un informe para la NASA, a comienzos de la próxima década, donde se recomendar­á qué camino tomar para poder analizar la atmósfera de una Tierra... extraterre­stre. De momento, los científico­s trabajan en cuatro proyectos, entre los que destacan el Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) y la Habitable Exoplanet Imaging Mis- sion (HabEx). Ambos se basan en usar coronógraf­os, dispositiv­os que, como se pretende, bloquean la luz de las estrellas y permiten recoger la de los exoplaneta­s. También se baraja el uso de coronógraf­os exteriores, llamados en inglés starshades: son impresiona­ntes naves espaciales con forma de flor que se colocarían a decenas de miles de kilómetros de distancia de los telescopio­s para tapar el resplandor de los soles y sacar la foto a los mundos –quién sabe si habitados– que nos interesan.

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La enanas rojas son las estrellas más abundantes de la Vía Láctea, pero su inestabili­dad dificulta que surja la vida en los exomundos que las orbitan.
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Existe acuerdo en considerar que 51 Pegasi b –hoy llamado Dimidio– inauguró en 1995 la lista de planetas hallados fuera del Sistema Solar, aunque tres años antes también se detectaron dos objetos similares girando en torno a un púlsar.

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