Buscando mundos habitables: desafíos, oportunidades y aventuras.

La Reunión de verano de la American Astronomical Society (AAS), que se celebró del 1 al 3 de Junio virtualmente por primera vez por la pandemia,  dejó una huella de carbono baja que sin duda es una buena noticia para el medio ambiente. La asistencia a la reunión fue casi el doble de la asistencia habitual a las reuniones en persona, ¡incluyendo el doble de estudiantes!

El equipo de Astrobites estuvo siguiendo la Reunión, y publicó cada día una reseña de cada una de las charlas ofrecidas.

A continuación reproducimos la reseña de la presentación virtual de la Dra. Lisa Kaltenegger, fundadora y Directora del Instituto Carl Sagan de la Universidad de Cornell, que debido a sus grandes aportes en la búsqueda de exoplanetas donde pudiese haber vida, fue galardonada con la Conferencia plenaria Fred Kavli de la Reunión, cuyo título es el de este artículo.

Dra. Lisa Kaltenegger de Cornell.
Crédito: Carl Sagan Institute.

Como Directora del Instituto Carl Sagan, Kaltenegger dirige un equipo interdisciplinario que incluye 35 Profesores en 15 departamentos diferentes. Kaltenegger describe esta amplia colaboración como crítica para su trabajo y muy divertida. «Un planeta es un rompecabezas complejo, y las diferentes disciplinas tienen piezas para el rompecabezas», dice Kaltenegger. 

En su propio trabajo, Kaltenegger abarca los campos de la Astronomía, la Biología, la Química e incluso la Geología mientras mira hacia la joven Tierra (la Tierra primitiva) y modela su atmósfera. 

Lisa Kaltenegger pronunció la Conferencia plenaria Fred Kavli y habló sobre los desafíos, oportunidades y aventuras que se encuentran en nuestra búsqueda de mundos habitables. Comenzando por poder observar solo un puñado de exoplanetas, ahora hemos llegado a un punto (se han detectado más de 4000 exoplanetas) en el que podemos comenzar a hacer estadísticas  con ellos. Hemos encontrado miles de mundos nuevos que muestran una gran diversidad en sus propiedades, y explorar esta diversidad a través de modelos teóricos puede ayudarnos a comprender la física de los planetas y sus estrellas anfitrionas. Una reseña maravillosa sobre este tema se puede encontrar aquí . 

Sobre la línea divisoria entre los planetas rocosos y los gaseosos.

La Dra. Kaltenegger también abordó si podemos distinguir la población de planetas rocosos de la población de planetas gaseosos en función de la masa y el radio del exoplaneta. Si conocemos la masa y el radio de un exoplaneta, podemos derivar su densidad y composición medias, y compararlo con los planetas de nuestro sistema solar. Sin embargo, para la mayoría de los exoplanetas, se conoce la masa o el radio dependiendo del método de detección. En general, la línea que divide los planetas gaseosos de los planetas rocosos se encuentra en alrededor de 2 radios de la Tierra : todos los exoplanetas por debajo de este límite son planetas rocosos.

Kaltenegger presenta una gráfica de radio versus masa de exoplanetas medidos. 
Créditos: Li Zeng, Harvard, Kaltenegger, 2017.

Búsqueda de biosignaturas en los espectros de los exoplanetas.

Los espectros de los exoplanetas son clave para comprender sus propiedades y el grupo de investigación del Dr. Kaltenegger está creando una base de datos de huellas digitales espectrales para compararlas con futuras observaciones de telescopios como ELT o JWST . Estos datos están disponibles gratuitamente aquí . Ella enfatizó que no solo tenemos la Tierra actual como plantilla para los planetas habitables, sino también la Tierra a través del tiempo, tema que se presenta a continuación.

El grupo de Kaltenegger ha creado un catálogo de huellas digitales espectrales de exoplanetas.
Crédito: Karl Sagan Institute / Cornell University.

Uno de los métodos más prometedores para encontrar vida fuera de nuestra Tierra consiste en caracterizar las atmósferas de los exoplanetas y buscar biosignaturas específicas en sus espectros . Las biofirmas son moléculas (como el oxígeno y el metano) que vemos en la Tierra como resultado de procesos biológicos, ¡y encontrarlas en la atmósfera de un exoplaneta indicaría una gran posibilidad de vida en ese planeta!

Para la Dra. Lisa Kaltenegger, la búsqueda de firmas biológicas se extiende más allá de la Tierra moderna . Simplemente buscando biosignaturas similares a lo que vemos en la Tierra en este momento, cree que nos estamos perdiendo el alcance más amplio de las posibles formas de vida. 

Después de todo, la vida comenzó a formarse en la Tierra hace 3-4 mil millones de años , y se veía muy diferente de lo que es actualmente. La investigación de Kaltenegger se centra en la atmósfera de la Tierra durante diferentes momentos geológicos: pre-vida, vida sin oxígeno y diferentes etapas de la vida con oxígeno. Para cada uno de estos escenarios, modela el espectro de un planeta similar a la Tierra para diferentes estrellas anfitrionas y tipos de vida dominantes (piense en pastizales, desiertos, océanos, extremófilos

Con estos modelos, Kaltenegger ha creado una base de datos llena de plantillas que los observadores pueden comparar con sus espectros de los exoplanetas. Un ejemplo de tales espectros se puede ver a continuación. Esta investigación vital le ha valido la Conferencia plenaria Fred Kavli en la reunión de la AAS .

Modelos del espectro de la atmósfera terrestre a través del tiempo. 
El panel superior muestra la Tierra actual, y la abundancia de oxígeno disminuye con cada panel que se mueve hacia abajo. La vida está presente en los cuatro paneles superiores, pero no en el último panel. Los espectros son diferentes según el tiempo, el tipo de vida y la abundancia de oxígeno en la atmósfera. 
Ver Figura 2 en el documento de Kaltenegger, «Espectros de transmisión de alta resolución de la Tierra a través del tiempo geológico».
Crédito: Lisa Kaltenegger.

Terminó su charla con algunas ideas intrigantes y aventureras: ¡la posibilidad de que los organismos en los planetas alrededor de estrellas M activas puedan desarrollar biofluorescencia para protegerse de la luz ultravioleta dura y la existencia de mundos habitables alrededor de gigantes rojas y enanas blancas! 

Fuente: Astrobites.

Artículos originales:

Material relacionado:

Los astrónomos de Cornell han creado cinco modelos que representan puntos clave de la evolución de nuestro planeta, como instantáneas químicas a través de las épocas geológicas de la Tierra.

Esta representación artística muestra al exoplaneta Kepler-62f, un planeta rocoso del tamaño de la súper Tierra, ubicado a unos 1.200 años luz de la Tierra en la constelación de la Lyra. Kepler-62f puede ser lo que podría haber sido una Tierra prebiótica.  Otros exoplanetas pueden ser similares.
Créditos: NASA Ames / JPL-Caltech.

Los usarán como plantillas espectrales en la búsqueda de planetas similares a la Tierra en sistemas solares distantes en la próxima era de telescopios potentes.

Esta nueva generación de telescopios espaciales y terrestres junto con nuestros modelos nos permitirá identificar planetas como nuestra Tierra a unos 50 o 100 años luz de distancia.

El siguiente artículo lo presenta:

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