Un Eclipse lunar total: una oportunidad para observar la Tierra como un planeta en tránsito

El Sol visto desde el cráter Tycho en la Luna durante un eclipse lunar total en la Tierra. 
Cuando el Sol se pone detrás del Pacífico norte, su disco desaparece completamente detrás de la Tierra. 
Crédito: AIP / Strassmeier / Fohlmeister.

Durante más de 20 años, los astrónomos han observado planetas extraterrestres de innumerables composiciones y masas diferentes. Pero, ¿y si alguien (o algo) en esos exoplanetas nos mirara, qué verían?

Gracias a un nuevo e ingenioso estudio, los científicos tienen una respuesta.

Un estudio publicado el Lunes en la revista Astronomy and Astrophysics es el primero en mirar la Tierra como si fuera un exoplaneta extraño, observándola desde el exterior mientras transita frente al Sol.

Los hallazgos del estudio no solo brindan una nueva y única perspectiva del planeta que hemos habitado durante millones de años, sino que también ofrecen una forma para que los científicos verifiquen sus hallazgos mientras buscan mundos habitables fuera de nuestro Sistema Solar .

LA TIERRA COMO EXOPLANETA

Para estudiar los exoplanetas , los científicos usan lo que se conoce como el método de espectroscopía de transmisión. A medida que el planeta transita frente a su estrella anfitriona durante su órbita, los científicos pueden observar los espectros de la luz estelar a medida que brilla a través de la atmósfera de un planeta. Las firmas en los espectros pueden revelar la química del planeta y su atmósfera.

«Si quieres observar la Tierra y estás sentado en ella, es algo gracioso» , dice a Inverse Klaus Strassmeier , Investigador del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam, y autor principal del estudio .

Para resolver este dilema, el equipo de investigadores se puso creativo.

El 21 de Enero de 2019, ocurrió un eclipse lunar total. Esto sucede cuando la Luna se esconde detrás de la Tierra en la sombra de nuestro planeta, mientras la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna. Desde la Tierra, la Luna aparece más tenue.

Una vista del eclipse lunar total desde la Tierra. 
Crédito: Souhayl Ben Khaled, Grupo de Astronomía de los Emiratos Árabes Unidos.

Pero si estuvieras parado en la Luna, entonces tendrías una vista de la Tierra en tránsito frente al Sol.

«Si estuviéramos de pie en la Luna como observadores durante un eclipse lunar, entonces veríamos un eclipse solar», dice Strassmeier. «No [el eclipse solar] para nosotros los terrícolas con la Luna bloqueando al Sol, sino más bien la Tierra bloqueando al Sol».

Un astronauta que mira hacia arriba desde el lado cercano de la Luna en realidad observaría un eclipse solar , no un eclipse lunar. Desde su punto de vista, la Tierra pasa frente al Sol, ocultando al Sol .
Crédito de la animación: Science Visualization Studio (SVS), NASA Goddard Space Flight Center.

En lugar de reservar un viaje rápido a la Luna para captar esa vista, el equipo de investigadores utilizó la imagen de la Tierra tal como se refleja en la Luna.

Utilizando el Observatorio del Gran Telescopio Binocular ubicado en Arizona, lo apuntaron a la parte de la Luna que refleja la luz del Sol, justo en el ángulo correcto para poder ver las partes de esa luz que ya ha pasado a través de la capa superior de la atmósfera de la Tierra.

«Queríamos rastrear la luz solar a medida que brilla a través de las capas superiores de la atmósfera de la Tierra, [un área] que de otro modo no podríamos observar fácilmente», dice Strassmeier.

Espectros de instantáneas de oxígeno molecular terrestre y absorción de vapor de agua. 
Crédito: AIP / Strassmeier.

LA TIERRA COMO PROTOTIPO DE HABITABILIDAD

Los investigadores pudieron rastrear elementos químicos como sodio, potasio y calcio en la atmósfera superior de la Tierra, además de oxígeno y vapor de agua.

Pero también encontraron rastros de manganeso y bario, dos elementos químicos que no pertenecen a la atmósfera superior de la Tierra en su forma atómica libre.

La Tierra puede servir como prototipo de exoplanetas habitables en el cosmos. 
Crédito: Observatorio de la Tierra de la NASA / Joshua Stevens; 
Servicio Nacional de Satélites Ambientales, Datos e Información de NOAA.

En cambio, estos dos elementos químicos probablemente provienen de la atmósfera del Sol, en lugar de la Tierra, dicen los investigadores.

«Modula la luz de una manera que nunca antes habíamos visto», dice Strassmeier.

Volver nuestra visión a la Tierra de esta manera es crucial para la búsqueda de exoplanetas que puedan ser habitables. La composición de la atmósfera de un exoplaneta es uno de los principales ingredientes para la vida en otros mundos , por lo tanto, los científicos deben asegurarse de que sus resultados reflejen lo que proviene de la atmósfera del planeta, en comparación con lo que puede provenir de su estrella.

«Tenemos que verificar nuestros hallazgos, y tenemos muchos hallazgos en otros exoplanetas, pero debemos asegurarnos de que no estamos observando problemas de transferencia radiante o fotones que interactúan con el material interplanetario», dice Strassmeier.

Para comprender mejor este fenómeno, los investigadores planean estudiar la atmósfera del Sol más de cerca para rastrear esos dos elementos químicos conspicuos. Hacerlo revelará cómo viajaron desde el centro del Sol hasta su extremidad, dejando una huella en la atmósfera superior de la Tierra, dicen los investigadores.

El «Abstract» (Resumen) de la publicación: Las observaciones del brillo de la Tierra fuera de la Luna brindan la oportunidad única de medir la atmósfera terrestre a gran escala. Se aprovecha otra oportunidad durante un eclipse lunar total que, si se ve desde la Luna, es como un tránsito de la Tierra frente al Sol. Por lo tanto, nuestro objetivo es la espectroscopía de transmisión de un tránsito terrestre rastreando el espectro solar durante el eclipse lunar total del 21 de enero de 2019. Los espectros de series de tiempo del cráter Tycho se tomaron con el instrumento espectrométrico y espectroscópico Potsdam Echelle (PEPSI) en el binocular grande Telescopio (LBT) en su modo polarimétrico en Stokes IQUV a una resolución espectral de 130000 (0.06 Å). En particular, los espectros cubren las partes rojas del espectro óptico entre 7419-9067 Å. 

El medidor de exposición del espectrógrafo se utilizó para obtener una curva de luz del eclipse lunar. El brillo de la Luna se atenuó en 10.75 mag durante el eclipse umbral. Encontramos ambas ramas de la banda O2 A casi completamente saturadas, así como un fuerte aumento de la absorción de H2O durante la totalidad. Los espectros penumbrales profundos muestran un exceso de absorción significativo del NaI 5890 Ådoublet, el triplete infrarrojo CaII alrededor de 8600 Å y la línea KI en 7699 Å además de varias líneas de estructura hiperfina de MnI e incluso de BaII. 

Las detecciones de los últimos dos elementos probablemente se deban a un efecto inusual de centro a extremidad solar en lugar de a la atmósfera de la Tierra. La absorción en CaII y KI permaneció visible durante el eclipse umbral. Se detectó una pequeña polarización continua de la banda A de O2 de 0.12 \% durante el eclipse umbral a 6.3σ. Sin polarización de línea de la banda O2 A, ni ninguna otra característica de línea espectral, se detecta fuera ni dentro del eclipse. Coloca un límite superior de ≈0.2 \% en el grado de polarización de la línea durante la transmisión a través de la atmósfera y la magnetosfera de la Tierra.

Fuente: Inverse.

Artículo original: «STUDY REVEALS WHAT ALIENS MIGHT SEE IF THEY SPOTTED EARTH FROM SPACE«. Pasant Rabie. Marzo 2, 2020.

Paper:

High-resolution spectroscopy and spectropolarimetry of the total lunar eclipse January 2019.

K. G. Strassmeier, I. Ilyin, E. Keles, M. Mallonn, A. Järvinen, M. Weber, F. Mackebrandt, and J. M. Hill. A&A(Astronomy & Astrophysics), Forthcoming article Received: 13 June 2019 / Accepted: 27 January 2020.

DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936091

Material relacionado:

El artículo de prensa publicado por el Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam:

Otros enfoques acerca de la búsqueda de signos de vida en exoplanetas:

_ El Investigador Stephen Kane tomó imágenes del satélite del Observatorio Climático desde el Espacio Profundo, que tiene una cámara que apunta constantemente a la Tierra desde una posición intermedia entre nuestro planeta y el Sol, y las ha degradado intencionalmente desde 4 millones de píxeles a sólo un puñado. Las imágenes son un vislumbre de un futuro en el que los telescopios podrán distinguir planetas rocosos del tamaño de la Tierra alrededor de otras estrellas. Kane dice que él y sus colegas están tratando de descubrir «lo que podemos esperar ver cuando finalmente podamos obtener una imagen directa de un exoplaneta». Su ejercicio muestra que incluso unos pocos píxeles preciosos pueden ayudar a los científicos a hacer el diagnóstico definitivo: ¿alberga vida un planeta ?:

_ Una investigación realizada por astrónomos en el Instituto Carl Sagan de Cornell descubre una nueva forma de buscar la existencia de la vida en el Universo. Las llamaradas de las estrellas enanas rojas, que comúnmente se cree que plantean serios problemas de habitabilidad, en realidad podrían exponer biosferas ocultas a través del proceso de biofluorescencia:

_ Las observaciones de firmas biológicas potenciales en otros mundos están lentamente llegando a su alcance. ¿Qué tipo de señal podría estar entre las «frutas» más bajas?:

_ Los investigadores han ideado una técnica utilizando JWST que podría revelar la presencia de dióxido de carbono en el exoplaneta cercano Proxima Centauri b:


Curiosidades:

Recordando el eclipse del 20 – 21 de Enero de 2019.

Muchos lo captaron en película ( ver fotos). Pero algunos fotógrafos de ojos agudos y espectadores en vivo, también notaron un destello en un borde de la Luna, cuando una roca del espacio golpeó la superficie del mundo compañero de la Tierra, justo cuando comenzaba el eclipse total.

El siguiente artículo lo presenta y además contiene en su apartado «Material relacionado» una selección de recursos sobre eclipses de Luna, también sobre el ritmo de Impactos en la Luna, etc.

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