Un grupo de investigadores ha recurrido al telescopio Hubble como ayuda para saber cómo buscar oxígeno, y otros elementos, en otros mundos de la Vía Láctea. Lo han hecho observando nuestro propio planeta durante un eclipse lunar. Algo que servirá para futuros telescopios…
El telescopio Hubble ayuda a buscar oxígeno durante un eclipse lunar
Un grupo de investigadores de la NASA ha utilizado el telescopio Hubble para detectar el ozono de la Tierra durante un eclipse lunar total. El método simula cómo se buscarán señales de vida en otros mundos de la galaxia. El telescopio no observó nuestro planeta directamente. En su lugar, se fijó en la Luna, como un espejo que refleja la luz del Sol, después de haber pasado por la atmósfera de la Tierra, y reflejarla de vuelta al telescopio. El proceso, aunque pueda sonar enrevesado, es muy útil por su similitud con las observaciones de exoplanetas.
Porque, en realidad, reproduce las condiciones con las que los futuros telescopios observarán las atmósferas de los mundos que pasen por delante de sus estrellas. Esas atmósferas podrían contener elementos que indiquen la presencia de vida, seguramente no como una señal definitiva, pero sí al menos como una gran sospecha. En realidad, ya se han hecho observaciones como esta a través de observatorios terrestres. Es la primera vez, sin embargo, que se observa un eclipse lunar total en la longitud de onda ultravioleta y a través de un telescopio espacial.
Hubble fue capaz de detectar una fuerte presencia de ozono, que absorbe parte de la luz solar. Este elemento es muy importante para la vida porque es la fuente de la protección que ofrece la atmósfera. La fotosíntesis, a lo largo de miles de millones de años, es la responsable de que nuestro mundo tenga una gran cantidad de oxígeno y, en consecuencia, una densa capa de ozono. Por eso, los investigadores creen que las señales de oxígeno, u ozono, podrían indicar que el mundo que se esté observando tenga vida. Es decir, ambos elementos son biofirmas.
El hallazgo de ozono y oxígeno sería muy prometedor
El telescopio Hubble sirve como ayuda para saber cómo buscar ozono y oxígeno al analizar el tránsito de un exoplaneta por delante de su estrella. El ozono de la atmósfera de la Tierra ya se había detectado en otros eclipses lunares, recurriendo a observatorios terrestres. La detección de Hubble, aun así, es la más potente de la presencia de ozono. Al medirse desde el espacio, sin la interferencia que presentan otros elementos químicos presentes en la atmósfera del planeta, se puede detectar como absorbe la luz ultravioleta con mucha intensidad.
Lo que vio el telescopio Hubble es cómo la radiación ultravioleta del Sol, al pasar por el borde de la atmósfera terrestre, era absorbida por el ozono. El experimento se llevó a cabo durante el eclipse lunar del 20 al 21 de enero de 2019. También participaron diferentes telescopios terrestres, analizando el eclipse en otras longitudes de onda, buscando más elementos de la atmósfera, como oxígeno y metano. Con todo ello, es posible desarrollar un modelo del espectro terrestre que servirá como plantilla para analizar las atmósferas de los exoplanetas.
Así, al estudiar un tránsito, es decir, cuando un exoplaneta pasa por delante de su estrella desde nuestra perspectiva, se podrá analizar su atmósfera. En un tránsito, la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del exoplaneta (si la tiene), registrando la señal de los elementos que contenga. La técnica fue desarrollada hace décadas con el propio telescopio Hubble. Por ahora, se ha utilizado para observar las atmósferas de gigantes gaseosos y supertierras (planetas rocosos mucho más masivos que la Tierra) durante sus tránsitos.
El telescopio Hubble servirá como ayuda para que otros telescopios más potentes detecten oxígeno, ozono…
El problema es que, en el caso de exoplanetas con un tamaño similar al de la Tierra, es mucho más complicado detectar la presencia de estos elementos en sus atmósferas. Porque, en comparación a supertierras y gigantes gaseosos, la atmósfera es mucho más delgada. Por eso, será necesario recurrir a telescopios mucho más potentes que Hubble para capturar la pequeña cantidad de luz que atraviese la atmósfera. Además, estos telescopios tendrán que observar sus objetivos durante decenas de horas.
Será imprescindible para poder tener una señal lo suficientemente fuerte. Así que, para asegurarse de que se dispone de un buen punto de partida, se recurre al único mundo habitado que conocemos, el nuestro. La alineación del Sol, la Luna y la Tierra durante un eclipse lunar reproduce la configuración que sucede cuando un exoplaneta transita su estrella. La presencia de ozono, en cualquier caso, no quiere decir que haya vida, sin género de duda, en ese mundo. Hace falta detectar otros elementos que permitan concluir que podría estar habitado.
En la Tierra, el ozono se forma de manera natural cuando el oxígeno, en la atmósfera, se ve expuesto a una gran cantidad de luz ultravioleta. Su papel es clave porque es una capa protectora alrededor del planeta, que impide que lleguen los rayos ultravioleta más dañinos a la superficie. La cantidad de ozono puede variar a lo largo de las estaciones, en función de cuánto oxígeno hay en la atmósfera. Esa variación es producto del efecto de los seres vivos (a través de la fotosíntesis). Todo ello nos resulta familiar y explica por qué hace falta más biofirmas.
La dificultad de identificar biofirmas correctamente
Hay procesos naturales que provocan la formación de ozono, por lo que su presencia, por sí misma, no es suficiente para determinar que un mundo tenga vida. Hace falta apoyarse en otros elementos, que puedan tener un origen biológico, y combinarlos para entender cuál es la probabilidad de que se esté observando un mundo habitado. Por eso, los investigadores resaltan la necesidad de realizar búsquedas en diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético, para captar tantas biofirmas como sea posible.
A fin de cuentas, no todas son observables en la misma longitud de onda. También será necesario tener en cuenta en qué fase de su evolución se encuentra un planeta. Por ejemplo, si se trata de un planeta muy joven, alrededor de una estrella joven, no se esperaría observar lo mismo que en la Tierra en la actualidad. En sus orígenes, nuestro mundo tenía menos oxígeno y, para detectar el ozono, habría que buscarlo en otras longitudes de onda. Hasta hace unos 2000 millones de años, tenía una cantidad de ozono muy baja. Aumentó con la fotosíntesis.
El aumento de oxígeno provocó, a su vez, un aumento de ozono hasta alcanzar, con el paso del tiempo, los niveles que vemos en la actualidad. Al llegar a esta abundancia, sí es posible detectarlo en longitudes de onda como la luz ultravioleta. En definitiva, por delante queda mucho camino para entender cómo buscar las señales de vida, pero la ayuda del telescopio Hubble para buscar oxígeno y ozono es un gran paso. Todo esto se seguirá refinando con el tiempo. Pero serán los nuevos telescopios, como James Webb, que se lanzará en 2021, los que podrían encontrar esos mundos habitados…
Estudio
El estudio es A. Youngblood, G. Arney, A. García Muñoz et al.; «The Hubble Space Telescope’s near-UV and optical transmission spectrum of Earth as an exoplanet». Publicado en la revista The Astronomical Journal el 6 de agosto de 2020. Puede consultarse en arXiv.
Referencias: Phys
