El telescopio Webb buscará señales de vida allá afuera

Este mes marcará un nuevo capítulo en la búsqueda de vida extraterrestre, cuando el telescopio espacial más poderoso construido hasta ahora comience a espiar planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Los astrónomos esperan que el telescopio espacial James Webb revele si algunos de estos planetas tienen atmósferas que podrían albergar vida.

Determinar la atmósfera en otro sistema solar sería lo suficientemente bueno. Pero existe la posibilidad, aunque pequeña, de que una de estas atmósferas ofrezca lo que se conoce como biofirma: una referencia a la vida misma.

«Creo que podremos encontrar planetas que creemos que son interesantes, ya sabes, buenas perspectivas para la vida», dijo Megan Mansfield, astrónoma de la Universidad de Arizona. «Pero no necesariamente podremos identificar la vida de inmediato».

Hasta ahora, la Tierra sigue siendo el único planeta del universo donde se sabe que existe vida. Los científicos han estado enviando sondas a Marte durante casi 60 años y aún no han encontrado Marte. Pero es concebible que la vida se esconda debajo de la superficie del planeta rojo o esté esperando a ser descubierta en la luna de Júpiter o Saturno. Algunos estudiosos han expresado su esperanza de que esto VenusA pesar de la abrasadora atmósfera de nubes de dióxido de azufre, puede ser el hogar de los hijos de Venus.

Incluso si la Tierra resulta ser el único planeta de nuestro sistema solar que alberga vida, muchos otros sistemas solares del universo albergan los llamados exoplanetas.

En 1995, los astrónomos suizos descubrieron el primer exoplaneta que orbitaba alrededor de una estrella similar al sol. Conocido como 51 Pegasi b, el exoplaneta resulta ser un hogar poco prometedor para la vida: un gigante gaseoso hinchado más grande que Júpiter y con una temperatura de 1800 grados Fahrenheit.

En los años que siguieron, los científicos encontraron Más de 5.000 otros exoplanetas. Algunos son muy parecidos a la Tierra, aproximadamente del mismo tamaño, hechos de roca en lugar de gas y orbitan en la «Zona Ricitos de Oro» alrededor de su estrella, no demasiado cerca de cocinarse pero no lo suficientemente lejos como para congelarse.

Desafortunadamente, el tamaño relativamente pequeño de estos exoplanetas los ha hecho extremadamente difíciles de estudiar, hasta ahora. El Telescopio Espacial James Webb, lanzado la Navidad pasada, cambiará eso, actuando como una lupa que permitirá a los astrónomos mirar más de cerca estos mundos.

Desde su lanzamiento desde Kourou, Guayana Francesa, el telescopio ha viajé A un millón de millas de la Tierra, entra en su órbita alrededor del Sol. Allí, un escudo protege su espejo de 21 pies de cualquier calor o luz del sol o del suelo. En esta profunda oscuridad, el telescopio puede detectar rayos de luz débiles y distantes, incluidos aquellos que podrían revelar nuevos detalles sobre planetas distantes.

El Dr. Mansfield dijo que el telescopio espacial «es el primer gran observatorio espacial que tiene en cuenta el estudio de las atmósferas de los exoplanetas en su diseño».

Los ingenieros de la NASA comenzaron a tomar fotografías de una variedad de objetos con el Telescopio Webb a mediados de junio y darán a conocer sus primeras imágenes al público el 12 de julio.

Los exoplanetas estarán en ese primer lote de imágenes, dijo Eric Smith, científico jefe del programa. Dado que el telescopio pasará un tiempo relativamente corto observando los exoplanetas, el Dr. Smith consideró esas primeras imágenes como una mirada «rápida y sucia» al poder del telescopio.

Estos vistazos rápidos seguirán una serie de observaciones mucho más largas, a partir de julio, que proporcionarán una imagen más clara de los exoplanetas.

Varios equipos de astrónomos planean echar un vistazo a siete planetas orbitando una estrella llamada Trappist-1. Observaciones anteriores indicaron que tres de los planetas ocupan la zona habitable.

«Es un lugar ideal para buscar rastros de vida fuera del sistema solar», dijo Olivia Lim, una estudiante graduada de la Universidad de Montreal que observará los planetas Trappist-1 a partir del 4 de julio.

Dado que Trappist-1 es una estrella pequeña y fría, su zona habitable está más cerca que en nuestro sistema solar. Como resultado, sus planetas potencialmente habitables orbitan a corta distancia y tardan solo unos días en orbitar la estrella. Cada vez que los planetas pasen frente a Trappist-1, los científicos podrán abordar una pregunta básica pero crucial: ¿Alguno de ellos tiene atmósfera?

«Si no tuviera aire, no sería habitable, incluso si estuviera en un área habitable», dijo Nicole Lewis, astrónoma de la Universidad de Cornell.

El Dr. Lewis y otros astrónomos no se sorprenderían de no encontrar atmósferas alrededor de los planetas Trappist-1. Incluso si los planetas hubieran desarrollado atmósferas cuando se formaron, es posible que la estrella los haya volado hace mucho tiempo usando rayos ultravioleta y rayos X.

«Es posible que puedan despojarse de toda la atmósfera de un planeta antes de que tenga la oportunidad de comenzar a crear vida», dijo el Dr. Mansfield. «Esa es la primera pregunta que estamos tratando de responder aquí: si estos planetas podrían tener una atmósfera lo suficientemente larga como para poder desarrollar vida».

Un planeta que pasa frente a Trappist-1 creará una pequeña sombra, pero la sombra será demasiado pequeña para que la capte un telescopio espacial. En cambio, el telescopio detectará una ligera atenuación en la luz de la estrella.

«Es como mirar un eclipse solar con los ojos cerrados», dijo Jacob Lustig-Jeiger, un astrónomo que realizó una beca posdoctoral en el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins. «Es posible que tengas la sensación de que la luz se ha atenuado».

Un planeta con atmósfera oscurecería la estrella detrás de él de manera diferente a un planeta desnudo. Parte de la luz de la estrella pasará directamente a través de la atmósfera, pero los gases absorberán la luz en ciertas longitudes de onda. Si los astrónomos solo observaran la luz de las estrellas en esas longitudes de onda, el planeta atenuaría Trappist-1 aún más.

El telescopio enviará estas observaciones de Trappist-1 a la Tierra. Y luego recibe un correo electrónico como, ‘Oye, tus datos están disponibles’, dijo el Dr. Mansfield.

Pero la luz de Trappist-1 será tan débil que llevará tiempo entenderla. «Su ojo está acostumbrado a lidiar con millones de fotones por segundo», dijo el Dr. Smith. «Pero estos telescopios, solo recogen unos pocos fotones por segundo».

Antes de que la Dra. Mansfield o sus compañeros astrónomos puedan analizar los exoplanetas que pasan frente a Trappist-1, primero tendrán que distinguirlos de las pequeñas fluctuaciones producidas por el mecanismo especial del telescopio.

«Gran parte del trabajo que realizo consiste en asegurarme de que corregimos cuidadosamente cualquier cosa extraña que esté haciendo el telescopio, para que podamos ver esas señales muy pequeñas», dijo el Dr. Mansfield.

Al final de estos esfuerzos, la Dra. Mansfield y sus colegas pueden descubrir una atmósfera alrededor de Trappist-1. Pero este resultado por sí solo no revelará la naturaleza de la atmósfera. Puede ser rico en nitrógeno y oxígeno, como lo es en la Tierra, o similar a la sopa tóxica de dióxido de carbono y ácido sulfúrico en Venus. O podría ser una combinación que los científicos nunca antes habían visto.

«No tenemos idea de qué están hechas estas atmósferas», dijo Alexander Rathke, astrónomo de la Universidad Técnica de Dinamarca. «Tenemos ideas y simulaciones y todo eso, pero realmente no tenemos ninguna idea. Tenemos que ir y mirar».

El telescopio espacial James Webb, a veces llamado JWST, puede resultar lo suficientemente potente como para determinar los componentes específicos de las atmósferas de los exoplanetas porque cada tipo de partícula absorbe un rango diferente de longitudes de onda de luz.

Pero estos descubrimientos dependerán del clima en los planetas exteriores. Un manto brillante y reflectante de nubes podría impedir que la luz de las estrellas entre en la atmósfera de un exoplaneta, destruyendo cualquier intento de encontrar aire espacial.

«Es realmente difícil distinguir entre una atmósfera con nubes y sin atmósfera», dijo el Dr. Rathcke.

Si el clima es cooperativo, los astrónomos están especialmente interesados ​​en averiguar si los exoplanetas tienen agua en sus atmósferas. Al menos en la Tierra, el agua es un requisito previo para la biología. «Creemos que probablemente sería un buen punto de partida para la búsqueda de vida», dijo el Dr. Mansfield.

Pero una atmósfera acuosa no significa necesariamente que un exoplaneta albergue vida. Para estar seguros de que un planeta está vivo, los científicos tendrán que descubrir un biomarcador, una molécula o un grupo de varias moléculas que se forman de forma característica por los organismos vivos.

Los científicos todavía están debatiendo qué es una firma biológica confiable. La atmósfera de la Tierra es única en nuestro sistema solar porque contiene mucho oxígeno, en gran parte producto de plantas y algas. Pero el oxígeno también se puede producir sin la ayuda de la vida, cuando las moléculas de agua en el aire se dividen. Asimismo, el metano puede ser liberado por microbios vivos pero también por volcanes.

Es posible que exista un cierto equilibrio de gases que pueda aportar una clara impronta vital, que no se puede mantener sin la ayuda de la vida.

«Necesitamos escenarios muy favorables para encontrar estas huellas dactilares vitales», dijo el Dr. Rathcke. «No digo que no sea posible. Solo creo que es exagerado. Tenemos que tener mucha suerte».

Encontrar ese equilibrio requeriría que el Telescopio Webb observara un planeta que pasa con frecuencia frente a Trappist-1, dijo Joshua Krissansen-Totton, científico planetario de la Universidad de California, Santa Cruz.

«Si alguien se presentara en los próximos cinco años y dijera: ‘Sí, encontramos vida con JWST’, sería muy escéptico ante esa afirmación», dijo la Dra. Krissansen-Totton.

Es posible que el telescopio espacial James Webb simplemente no pueda encontrar datos biométricos. Es posible que esta misión tenga que esperar a la próxima generación de telescopios espaciales, más de una década después. Estudiaría estos exoplanetas de la misma manera que las personas miran a Marte o Venus en el cielo nocturno: observando el reflejo de la luz de las estrellas sobre ellos contra el fondo negro del espacio, en lugar de cuando pasan frente a una estrella.

«Principalmente, haremos que los cimientos sean muy importantes para futuros telescopios», predijo el Dr. Rathcke. «Me sorprendería mucho si JWST introdujera detecciones biométricas de huellas dactilares, pero espero que me corrijan. Quiero decir, eso es básicamente para lo que estoy haciendo este trabajo».