¿Hay vida en la Tierra?

Cómo la observación de los eclipses lunares nos ayuda a buscar vida en otros planetas

Esta imagen muestra la Luna en varias etapas durante un eclipse lunar total en Enero de 2018. La Luna se vuelve roja durante un eclipse lunar porque está iluminada por la luz que ha atravesado la atmósfera de la Tierra.  Por lo tanto, este color rojizo ha llevado a que un eclipse lunar se conozca como «Luna de sangre».
Crédito:P. Horálek / ESO.

Lo que descubrirás en esta publicación:

  • Cómo estudian los astrónomos las atmósferas de los exoplanetas.
  • Cómo los eclipses lunares nos ayudan a encontrar firmas de vida en atmósferas de exoplanetas.
  • Qué es el resplandor de la Tierra y cómo también es útil para encontrar pistas sobre la vida.

Los astrónomos han descubierto miles de exoplanetas, planetas que orbitan alrededor de estrellas distintas al Sol. Buscando las huellas químicas que la vida pudo haber dejado en las atmósferas de estos mundos, los astrónomos recurrieron a un aliado poco probable: la Luna. Los eclipses lunares como el del 26 de Mayo nos permiten estudiar la atmósfera terrestre de la misma forma que lo hacemos con los exoplanetas. Esto nos ayudará a reconocer las firmas de la vida cuando finalmente las encontremos.

En busca de biomarcadores en exoplanetas

Un planeta donde llueve hierro. Otro donde un año dura solo 18 horas. Uno que orbita dos soles. Se le perdonará por pensar que estos mundos extraterrestres pertenecen a un programa de ciencia ficción. Sin embargo, son planetas muy reales que los astrónomos han encontrado alrededor de otras estrellas.

El primero de estos extraños mundos nuevos fue descubierto en 1992 por Aleksander Wolszczan y Dale Frail, quienes encontraron dos planetas orbitando un púlsar. Un púlsar es el cadáver en rápida rotación de una estrella masiva; un tercer planeta fue confirmado poco después. Tres años después, Michel Mayor y Didier Queloz encontraron el primer planeta en órbita alrededor de una estrella similar al Sol, un descubrimiento que les valió el Premio Nobel de Física en 2019. En el momento de escribir este artículo, la cantidad de exoplanetas confirmados es 4383, pero esta cifra podría estar desactualizada para cuando lea esto.

Los astrónomos están interesados ​​en estudiar las atmósferas de estos mundos, en busca de biomarcadores, firmas químicas que podrían ser signos reveladores de vida. Pero, ¿cómo hacen esto?

Observando parpadeos estelares

Cuando un exoplaneta cruza frente a su estrella madre, visto desde la Tierra, bloquea parte de la luz de la estrella. Esto provoca una pequeña pero medible caída en el brillo de la estrella. Estos llamados tránsitos se pueden encontrar observando los mismos parches del cielo una y otra vez, buscando estrellas que parpadeen periódicamente.

Representación artística que muestra cómo varía la intensidad de la luz de una estrella cuando un planeta transita por su disco.
Crédito: 
ESO / L. Calzada.

Cuando la luz de una estrella atraviesa la atmósfera de un exoplaneta en tránsito, se dispersa y se absorbe parcialmente. La neblina dispersa los colores azules de manera más eficiente que los rojos, haciendo que la luz de las estrellas sea algo más roja. De la misma forma, la atmósfera de la Tierra hace que el Sol se vea rojo al amanecer o al atardecer. Además de eso, diferentes átomos y moléculas en la atmósfera de un exoplaneta absorberán colores muy específicos. La espectroscopia, es una técnica que descompone la luz en los colores o longitudes de onda que la constituyen. Utilizándola, es posible analizar la huella dactilar dejada por la atmósfera de un exoplaneta en la luz de la estrella anfitriona.

Ilustración de cómo la atmósfera de un exoplaneta altera la luz de su estrella madre. 
La neblina dispersa la luz azul con mayor eficacia que la luz roja. 
Además, diferentes átomos y moléculas absorben longitudes de onda específicas.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
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Las moléculas como el ozono o el oxígeno, entre otras, a menudo se denominan «biomarcadores». Esto es porque cuando se encuentran en las cantidades adecuadas, podrían indicar la presencia de vida. Pero, ¿cómo se ve realmente el espectro de un planeta habitado? Bueno, hasta ahora solo conocemos uno de esos planetas: la Tierra. Entonces viene la pregunta,

¿Cómo podemos observar la Tierra como si fuera un exoplaneta? – Utilizando la Luna como espejo.

En un eclipse lunar, el Sol, la Tierra y la Luna están alineados y la Luna se mueve hacia la sombra de la Tierra. Si la Tierra no tuviera atmósfera, la Luna aparecería completamente negra. Pero la atmósfera de la Tierra redirige la luz solar hacia la Luna. Dado que la luz azul se dispersa más fácilmente que la luz roja, que pasa casi sin obstáculos, la Luna está bañada por la luz solar roja. Si estuvieras en la Luna durante un eclipse lunar, la Tierra aparecería rodeada por un anillo de luz brillante. Estarías presenciando infinitos amaneceres y atardeceres en todo el planeta.

Analizando la luz solar que ilumina la Luna eclipsada, después de haber atravesado la atmósfera terrestre, podemos buscar las huellas químicas de diferentes átomos y moléculas. Esto es lo mismo que hacemos con los exoplanetas en tránsito.

Esta imagen muestra la Luna en varias etapas durante un eclipse lunar total en Enero de 2018. La Luna se vuelve roja durante un eclipse lunar porque está iluminada por la luz que ha atravesado la atmósfera de la Tierra.  Por lo tanto, este color rojizo ha llevado a que un eclipse lunar se conozca como «Luna de sangre».
Crédito: P. Horálek / ESO.

Observaciones espectroscópicas de los eclipses lunares

Las observaciones espectroscópicas de los eclipses lunares tienen más de un siglo, pero los estudios detallados son sorprendentemente recientes. En 2008, un equipo de astrónomos dirigido por Enric Pallé utilizó telescopios en el Observatorio Roque de Los Muchachos en La Palma, España. Con ellos observaron un eclipse lunar. Sus resultados indican claramente la presencia de ozono, oxígeno, vapor de agua, metano y dióxido de carbono. Pero además, en las cantidades relativas que uno espera encontrar en un planeta que alberga vida. 

Otro grupo liderado por Luc Arnold realizó observaciones similares de otro eclipse lunar en 2010. Usaron los espectrógrafos UVES y HARPS en el Very Large Telescope y el telescopio de 3.6 metros de ESO.en Chile, respectivamente. Encontraron ozono, oxígeno y vapor de agua. 

Incluso el telescopio espacial Hubble ha intentado esto: en 2019, Allison Youngblood y su equipo realizaron las primeras observaciones espaciales de un eclipse lunar. El objetivo era encontrar características espectrales en el ultravioleta del ozono, que son más difíciles de detectar desde el suelo.

Cuando la Luna no está eclipsada: estudiando la Luz Cenicienta

Pero incluso cuando no está eclipsada, la Luna todavía nos ayuda a buscar signos de vida en la Tierra. Si alguna vez has mirado con atención la delgada Luna creciente, es posible que hayas notado que la parte oscura está en realidad débilmente iluminada. Esto se llama ‘Resplandor de la Tierra’, o ‘luz cenicienta’. Es la luz del Sol reflejada desde la Tierra hacia la Luna, y luego de regreso a nosotros. Esta luz solar reflejada también lleva la firma química de las diversas moléculas presentes en nuestra atmósfera.

Esta vista muestra la delgada luna creciente sobre el Observatorio Paranal de ESO en Chile. Además de la media luna brillante, se puede ver débilmente el resto del disco de la Luna. Este fenómeno se llama Resplandor de la Tierra, o Luz Cenicienta. Se debe a que la luz solar se refleja en la Tierra e ilumina la superficie lunar. 
Crédito:ESO / B. Tafreshi ( twanight.org )
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Esta ilustración muestra cómo la luz solar reflejada en la Tierra lleva la firma espectral de los átomos presentes en la atmósfera terrestre. Más información.
Crédito: ESO/L. Calçada

En 2011, un equipo dirigido por el astrónomo de ESO Michael Sterzik utilizó el instrumento FORS2 de ESO en el VLT para observar el ‘resplandor de la Tierra‘. Sus mediciones eran sensibles a la cobertura de nubes, la presencia de océanos e incluso la vegetación, redescubriendo así la vida en la Tierra.

Estudiando la luz reflejada en un exoplaneta

De manera similar, los astrónomos han podido estudiar los espectros de luz reflejada en exoplanetas. En 2015, un grupo dirigido por Jorge Martins utilizó el espectrógrafo HARPS de ESO para detectar la luz que rebota en 51 Pegasi b. Ese planeta que Mayor y Queloz descubrieron en 1995, les permitió ganar el Premio Nobel. Si bien este llamado «Júpiter caliente» ciertamente no tiene vida, esta técnica es muy prometedora para estudiar las atmósferas de otros exoplanetas.

Adelante y hacia arriba

Los exoplanetas cuyas atmósferas se han caracterizado hasta ahora tienden a ser gigantes gaseosos, similares a Júpiter. Los pequeños mundos rocosos como la Tierra son mucho más difíciles de estudiar. Sus atmósferas son tan delgadas que solo bloquean una fracción minúscula de la luz de su estrella anfitriona. Estudiarlos con luz reflejada no es nada fácil, ya que están ahogados por el resplandor de su estrella.

Analizar las atmósferas de estos mundos más pequeños requiere las inmensas capacidades de recolección de luz de la próxima generación de telescopios gigantes. Por ejemplo, como el Extremely Large Telescope ELT de ESO. Con su espejo de 39 metros y una variedad de instrumentos  sofisticados, el ELT ofrecerá nuevas formas de comprender mejor los exoplanetas .

Pero si estás desconcertado por esta compleja tecnología, no te preocupes, solo mira hacia la Luna y recuerda lo siguiente. Oculta en el resplandor rojo de un eclipse lunar o en la tenue luz cenicienta hay información. Allí están las pistas químicas que delatan la presencia de vida aquí en la Tierra.

Enlaces

Fuente: European Southern Observatory, ESO.

Artículo original: «Is there life on Earth? How observing lunar eclipses helps us search for life in other planets«. Juan Carlos Muñoz Mateos. ESO Blog. May 21, 2021.

Biografía de Juan Carlos Muñoz Mateos.

Juan Carlos Muñoz Mateos es responsable de medios de ESO en Garching y editor del blog de ESO. Realizó su doctorado en Astrofísica en la Universidad Complutense de Madrid (España). Anteriormente, trabajó durante varios años en ESO en Chile, combinando su investigación sobre la evolución de galaxias con tareas en el Observatorio Paranal.

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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 en la revista Astronomy and Astrophysics es el primero en mirar la Tierra como si fuera un exoplaneta extraño. La observa desde el exterior mientras transita frente al Sol.

Los hallazgos del estudio brindan una nueva y única perspectiva del planeta que hemos habitado durante millones de años. También ofrecen una forma para que los científicos verifiquen sus hallazgos mientras buscan mundos habitables fuera de nuestro Sistema Solar.

Utilizando el Hubble durante un eclipse lunar para detectar vida en la Tierra

Ilustración del Hubble observando la Luna durante un eclipse lunar total. 
Crédito: 
ESA / Hubble, M. Kornmesser
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¿Cómo detectar signos de vida en un mundo alienígena a cientos de años luz de la Tierra?

Una forma sería buscar moléculas en su atmósfera que indiquen la presencia de vida. Digamos, oxígeno, metano, ozono, etc. Eso no probaría que los extraterrestres vivan allí, pero ciertamente sería interesante.

Es difícil hacer tal observación, pero la naturaleza provee. Si la órbita del planeta aparece de canto desde la Tierra , vemos que el planeta pasa directamente frente a su estrella. Es lo que llamamos un tránsito. La parte sólida del planeta bloquea toda la luz, pero la atmósfera del planeta deja pasar algo de luz . Eso es importante, porque las moléculas en esa atmósfera absorben colores de luz muy específicos. Esto actúa como una huella digital que permite a los astrónomos identificar la molécula.

El ozono, por ejemplo, absorbe la luz en el ultravioleta cercano, simplemente más azul de lo que nuestros ojos pueden ver. El ozono nos protege de los rayos UV de longitud de onda aún más corta que pueden dañar nuestra piel y ojos. También de la luz en la parte azul verdosa del espectro.

Todavía no tenemos telescopios que puedan hacer exactamente esto con planetas que orbitan estrellas distantes, pero podemos probar la idea mucho más cerca de casa. Bueno, justo encima.

El siguiente artículo lo presenta y contiene además una selección de recursos sobre el tema.

Exoplaneta Tierra: una selfie definitiva para encontrar mundos habitables

La Tierra, capturada por los astronautas del Apolo 8. Nuestro planeta es muy brillante desde la superficie de la Luna. Esto permite que cualquier misión para monitorearla desde allí podría emplear una simple lente gran angular de ojo de pez. 
Crédito: 
 NASA
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En la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, un equipo de investigadores están realizando un estudio. Ellos están investigando lo que los algoritmos de inteligencia artificial (IA) podrían «ver» dentro de la luz que rebota de exoplanetas similares a la Tierra. La Astrofísica Dora Klindzic está particularmente interesada en la polarización de la luz, las orientaciones en las que vibran los fotones.

Si los científicos buscan signos de vida, los algoritmos para analizar estos píxeles planetarios necesitan entrenamiento en nuestro único planeta viviente conocido. Este análisis significa obtener la polarimetría de la Tierra para proporcionar una perspectiva de todo el planeta. Klindzic apunta a la Luna como el punto de vista ideal. Su nuevo artículo, publicado en Philosophical Transactions of the Royal Society, presenta la misión LOUPE: el Observatorio Lunar de Polarimetría No Resuelta de la Tierra.

Curiosidades

El tamaño de las gotas de lluvia puede ayudar a identificar exoplanetas potencialmente habitables

Gotas de lluvia. El Puente Golden Gate se refracta en gotas de
 lluvia que actúan como lentes.

Crédito: Brocken Inaglory / Wikimedia Commons.

Un día, la humanidad puede poner un pie en otro planeta habitable. Ese planeta puede verse muy diferente a la Tierra, pero una cosa te resultará familiar: la lluvia. 

En un artículo reciente, los investigadores de Harvard encontraron que las gotas de lluvia son notablemente similares en diferentes entornos planetarios. Eso es incluso para planetas tan drásticamente diferentes como la Tierra y Júpiter. Comprender el comportamiento de las gotas de lluvia en otros planetas es clave para revelar el clima antiguo en planetas como Marte. Pero también para identificar planetas potencialmente habitables fuera de nuestro Sistema Solar. 

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