La NASA trabaja en el uso de faros atmosféricos para la búsqueda de señales de vida extraterrestre

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A pesar de los miles de exoplanetas que han sido descubiertos por los astrónomos en los últimos años, determinar si son habitables o no es un gran desafío.

Como no podemos estudiar estos planetas directamente, los científicos se ven obligados a buscar indicaciones indirectas.

Estas se conocen como biofirmas, que consisten en los subproductos químicos que asociamos con la vida orgánica que aparece en la atmósfera de un planeta.

Un nuevo estudio de un equipo de científicos de la NASA propone un nuevo método para buscar posibles signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar.

La clave, recomiendan, es aprovechar las tormentas estelares frecuentes de estrellas enanas jóvenes y frías.

Estas tormentas arrojan enormes nubes de material estelar y radiación al espacio, interactuando con atmósferas de exoplanetas y produciendo biofirmas que podrían detectarse.

Dirigido por Vladimir S. Airapetian, astrofísico senior de la División de Ciencia de Heliofísica (HSD) en el Goddard Space Flight Center de la NASA, el equipo incluyó miembros del Centro de Investigación Langley de la NASA, Sistemas y Aplicaciones Científicas Incorporadas (SSAI) y la Universidad Americana. .

Tradicionalmente, los investigadores han buscado signos de oxígeno y metano en atmósferas de exoplanetas, ya que son subproductos bien conocidos de procesos orgánicos.

Con el tiempo, estos gases se acumulan, alcanzando cantidades que podrían detectarse mediante espectroscopía.

Sin embargo, este enfoque requiere mucho tiempo y requiere que los astrónomos pasen días tratando de observar los espectros de un planeta distante.

Pero según Airapetian y sus colegas, es posible buscar firmas más crudas en mundos potencialmente habitables.

Este enfoque se basaría en la tecnología y los recursos existentes y tomaría considerablemente menos tiempo.

Como explicó Airapetian en un comunicado de prensa de la NASA:

“Estamos en busca de moléculas formadas a partir de requisitos previos fundamentales para la vida, específicamente nitrógeno molecular, que es el 78 por ciento de nuestra atmósfera.Estas son moléculas básicas que son biológicamente amigables y tienen un fuerte poder de emisión infrarroja, lo que aumenta nuestras posibilidades de detectarlas “.

Usando la vida en la Tierra como una plantilla, Airapetian y su equipo diseñaron un nuevo método para observar o detectar los subproductos del vapor de agua, el nitrógeno y el gas oxígeno en las atmósferas de los exoplanetas.

El verdadero truco, sin embargo, es aprovechar los tipos de eventos meteorológicos espaciales extremos que ocurren con las estrellas enanas activas.

Estos eventos, que exponen las atmósferas planetarias a ráfagas de radiación, provocan reacciones químicas que los astrónomos pueden captar.

Cuando se trata de estrellas como nuestro Sol, una enana amarilla de tipo G, tales eventos climáticos son comunes cuando aún son jóvenes.

Sin embargo, se sabe que otras estrellas amarillas y anaranjadas permanecen activas durante miles de millones de años, produciendo tormentas de partículas energéticas y cargadas.Y las estrellas de tipo M (enanas rojas), el tipo más común en el Universo, permanecen activas a lo largo de sus vidas largas, sometiendo periódicamente a sus planetas a mini bengalas.

Cuando alcanzan un exoplaneta, reaccionan con la atmósfera y provocan la disociación química del nitrógeno (N²) y el oxígeno (O²) del gas en átomos individuales y del vapor de agua en hidrógeno y oxígeno.

Los átomos de nitrógeno y oxígeno descompuestos causan una cascada de reacciones químicas que producen hidroxilo (OH), más oxígeno molecular (O) y óxido nítrico (NO), lo que los científicos llaman “faros atmosféricos”.

Cuando la luz de las estrellas golpea la atmósfera de un planeta, estas moléculas faros absorben la energía y emiten radiación infrarroja.

Al examinar las longitudes de onda particulares de esta radiación, los científicos pueden determinar qué elementos químicos están presentes.

La intensidad de la señal de estos elementos es también una indicación de la presión atmosférica. En conjunto, estas lecturas permiten a los científicos determinar la densidad y composición de una atmósfera.

Durante décadas, los astrónomos también han utilizado un modelo para calcular cómo se forma el ozono (O₃) en la atmósfera terrestre a partir del oxígeno que está expuesto a la radiación solar.

Utilizando este mismo modelo, y combinándolo con eventos meteorológicos espaciales que se esperan de estrellas frescas y activas, Airapetian y sus colegas buscaron calcular cuánto óxido nítrico e hidroxilo formaría en una atmósfera similar a la Tierra y cuánto ozono sería destruido.
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Para lograr esto, consultaron datos de la misión de la NASA Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics Dynamics (TIMED), que ha estado estudiando la formación de faros en la atmósfera de la Tierra durante años.

Específicamente, usaron los datos de su instrumento Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometr (SABER), que les permitió simular cómo las observaciones infrarrojas de estos faros podrían aparecer en atmósferas de exoplanetas.Como Martin Mlynczak, investigador principal asociado de SABER en el Centro de Investigación Langley de la NASA y coautor del artículo, indicó:

“Tomando lo que sabemos sobre la radiación infrarroja emitida por la atmósfera de la Tierra, la idea es observar los exoplanetas y ver qué tipo de señales podemos detectar.

Si encontramos señales de exoplanetas en casi la misma proporción que las de la Tierra, podríamos decir que ese planeta es un buen candidato para albergar vida “.

Lo que encontraron fue que la frecuencia de tormentas estelares intensas estaba directamente relacionada con la intensidad de las señales de calor provenientes de los faros atmosféricos.

Cuantas más tormentas ocurran, más moléculas faro se crean, generando una señal lo suficientemente fuerte como para ser observada desde la Tierra con un telescopio espacial, y basada en solo dos horas de tiempo de observación.

También descubrieron que este tipo de método puede eliminar exoplanetas que no poseen un campo magnético parecido a la Tierra, que interactúa naturalmente con las partículas cargadas del Sol.

La presencia de un campo de este tipo es lo que asegura que la atmósfera de un planeta no se elimine, y por lo tanto, es esencial para la habitabilidad.

Como explicó Airapetian:

“Un planeta necesita un campo magnético, que protege la atmósfera y protege al planeta de las tormentas estelares y la radiación.

Si los vientos estelares no son tan extremos como para comprimir el campo magnético de un exoplaneta cerca de su superficie, el campo magnético evita el escape atmosférico, por lo que hay más partículas en la atmósfera y una señal infrarroja más fuerte resultante “.

Este nuevo modelo es significativo por varias razones.

Por un lado, muestra cómo la investigación que ha permitido estudios detallados de la atmósfera de la Tierra y cómo interactúa con el clima espacial ahora sirven en el estudio de los exoplanetas.

También es emocionante porque podría permitir nuevos estudios sobre la habitabilidad de exoplanetas alrededor de ciertas clases de estrellas, desde muchos tipos de estrellas amarillas y anaranjadas hasta estrellas enanas rojas y frescas.

Las enanas rojas son el tipo de estrella más común en el Universo, representando el 70% de las estrellas en las galaxias espirales y el 90% en las galaxias elípticas.

Además, según los descubrimientos recientes, los astrónomos estiman que las estrellas enanas rojas tienen sistemas de planetas rocosos muy probablemente.

El equipo de investigación también anticipa que los instrumentos espaciales de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb aumentarán la probabilidad de encontrar planetas habitables usando este modelo.

Como dijo William Danchi, un astrofísico senior de Goddard y coautor del estudio:

“Las nuevas ideas sobre el potencial de vida en los exoplanetas dependen críticamente de la investigación interdisciplinaria en la que se utilizan datos, modelos y técnicas de las cuatro divisiones científicas de la NASA Goddard: heliofísica, astrofísica, planetaria y Ciencias de la Tierra.

Esta mezcla produce nuevos caminos únicos y poderosos para la investigación de exoplanetas “.

Hasta el momento en que podamos estudiar exoplanetas directamente, cualquier desarrollo que haga que las biofirmas sean más discernibles y fáciles de detectar es increíblemente valioso.

En los próximos años, Project Blue y Breakthrough Starshot esperan realizar los primeros estudios directos del sistema Alpha Centauri.

Pero mientras tanto, los modelos mejorados que nos permiten estudiar innumerables otras estrellas para exoplanetas potencialmente habitables son oro!

No solo van a mejorar enormemente nuestra comprensión de cuán comunes son estos planetas, sino que podrían apuntarnos en la dirección de una o más Tierra 2.0.

Fuente: Universe Today