Hace veintisiete años, en la Universidad de Ginebra, Michel Mayor y Didier Queloz, ahora profesor de ETH, descubrieron el primer planeta extrasolar que orbitaba una estrella similar al sol. Mucho ha sucedido desde ese descubrimiento inicial: los astrónomos ahora han identificado más de 5000 exoplanetas, muchos de un tamaño similar al de la Tierra, en más de 3700 sistemas planetarios diferentes. Con solo una pequeña porción del universo analizada hasta ahora, ciertamente parece plausible sugerir que la vida podría existir en otros planetas fuera de nuestro sistema solar.
Sin embargo, como le dirá cualquier científico, una hipótesis plausible no es lo mismo que una prueba. Esto ha llevado a muchos investigadores a preguntarse cómo podríamos demostrar la existencia de vida más allá de nuestro sistema solar. Un enfoque prometedor es analizar la atmósfera de los exoplanetas. Al estudiar las líneas de absorción en el espectro óptico de una estrella anfitriona, los científicos pueden determinar qué moléculas están presentes en la atmósfera de un exoplaneta, al menos en el caso de los planetas más grandes.
Además de buscar señales de metano, dióxido de carbono, oxígeno o vapor de agua, también están interesados en identificar las combinaciones en las que se dan estas sustancias. “Tanto el metano como el oxígeno están presentes en la atmósfera de la Tierra”, dice Sascha Quanz, profesor de exoplanetas y habitabilidad en ETH Zurich. “Este es un desequilibrio químico que no existiría sin los organismos vivos”. En otras palabras, la vida debe haber causado este desequilibrio. El descubrimiento de tal desequilibrio en la atmósfera de un exoplaneta similar a la Tierra sería un fuerte indicador de la presencia de vida.
Idealmente, por supuesto, sería mejor si pudiéramos capturar imágenes directas de exoplanetas en lugar de observarlos indirectamente cuando pasan frente a su estrella anfitriona. Sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo, porque los exoplanetas están casi completamente ocultos por el resplandor de sus estrellas madre. Para abordar este problema, Quanz se ha asociado con otros investigadores para desarrollar un instrumento para el Extremely Large Telescope (ELT).
La construcción del ELT en el desierto de Atacama de Chile está actualmente en marcha y, una vez que esté operativo, el espejo de 39 metros del telescopio mejorará enormemente la capacidad de los astrónomos para mirar más profundamente en el espacio. “Con el ELT, podremos por primera vez capturar imágenes directas de un planeta similar a la Tierra que orbita una estrella cercana, porque este nuevo instrumento bloqueará la luz de esa estrella”, dice Quanz.
Una sorpresa tras otra
Pero, ¿hacia dónde deberían dirigir los investigadores la búsqueda de vida? ¿Y qué señales deberían estar buscando? Algunas pistas se pueden encontrar en modelos físicos, como los desarrollados por Judit Szulágyi, profesora asistente de astrofísica computacional, y su grupo. Estos modelos se pueden usar para reconstruir cómo se forman los planetas a lo largo del tiempo a partir del disco protoplanetario inicial de polvo y gas que gira alrededor de una estrella recién formada, y también ayudan a determinar qué objetos son dignos de una inspección más cercana a través del telescopio.
Szulágyi construye modelos que tienen en cuenta una amplia gama de factores, incluidas las fuerzas gravitatorias, el magnetismo, el movimiento del gas y la forma en que la luz de las estrellas interactúa con el material del disco. Calculando innumerables combinaciones diferentes de estos parámetros, podemos hacernos una idea de la diversidad de mundos planetarios que podrían existir en el universo.
Sin embargo, la experiencia muestra una y otra vez que la naturaleza a menudo tiene más bajo la manga de lo que predicen los modelos. Por ejemplo, los primeros exoplanetas tomaron por sorpresa a la comunidad científica porque los astrónomos nunca habían sospechado que planetas gigantes del tamaño de Júpiter pudieran orbitar tan cerca de su estrella anfitriona. Los investigadores estaban igualmente intrigados por la existencia de las llamadas supertierras, que son rocosas como la Tierra pero aproximadamente una vez y media más grandes.
Szulágyi reconoce que sus modelos regularmente resultan ser inexactos y requieren un nuevo cálculo, pero se mantiene optimista: “Nos empuja constantemente a repensar nuestras ideas sobre cómo se forman los planetas”. Una de las preguntas clave que Szulágyi espera responder con sus modelos se refiere al origen del agua. “La vida en la Tierra requiere agua”, dice ella. “De ahí nuestro interés en lugares que muestren evidencia de agua”.
Estos cuerpos incluso se pueden encontrar dentro de nuestro propio sistema solar, y los astrónomos están ansiosos por saber más sobre ellos en los próximos años. Incluyen la luna Europa de Júpiter, que probablemente alberga un océano debajo de su gruesa corteza helada, y la luna Encelado de Saturno, donde los científicos han observado fuentes de partículas de hielo que brotan de la superficie.
Mundos completamente diferentes
La geología también puede proporcionar pistas útiles sobre la composición de mundos alienígenas en otros sistemas planetarios. Paolo Sossi, Profesor Asistente de Planetología Experimental, investiga los exóticos minerales, líquidos y gases que componen el interior y la atmósfera de otros planetas. “Simulamos una amplia gama de condiciones en nuestros experimentos”, dice. “Nos ayudan a construir una imagen de lo que sucede en la superficie de un planeta y lo que sucede dentro de él”.
Nuestro conocimiento de la composición química de otros planetas aún es incompleto, lo que hace que la tarea de Sossi sea más desafiante. “Examinar el espectro óptico de la estrella anfitriona nos da una idea inicial de la composición química de un planeta”, dice Sossi. “Eso proporciona la base para comprender qué elementos están presentes y en qué cantidad”.
Al combinar la información sobre la masa y el diámetro de varios planetas con los resultados del modelado, los científicos pueden deducir cómo se distribuyen realmente los diferentes elementos en todo el sistema planetario alrededor de la estrella. Nuestro propio sistema solar es una referencia útil, porque del 60 al 70% de todos los sistemas estelares estudiados hasta ahora tienen una composición química similar. Por lo tanto, Sossi está utilizando modelos numéricos para tratar de obtener una mejor comprensión de cómo se formaron la Tierra y sus planetas vecinos. Esto le da la información que necesita para reconstruir las masas, el número y la distribución de los planetas alrededor de otras estrellas.
Sin embargo, también hay estrellas que tienen una composición química completamente diferente a la de nuestro sol. Por ejemplo, una estrella puede contener más carbono y menos oxígeno, lo que podría significar que los planetas que la orbitan están compuestos de minerales diferentes a los de nuestra Tierra. “Los minerales predominantes en estos planetas ricos en carbono podrían ser el carburo de silicio y el carburo de titanio, o incluso los diamantes”, dice Sossi. Esto, a su vez, tendría un impacto en la atmósfera del planeta; por ejemplo, la lluvia en un planeta así podría consistir en gotas de grafito en lugar de agua.
Una visión a largo plazo
En última instancia, el éxito de nuestra búsqueda de vida extraterrestre depende de una combinación de diferentes factores. Las observaciones del telescopio, los experimentos de laboratorio y los modelos numéricos son, sin duda, elementos clave en cualquier programa de investigación. Pero también necesitaremos algoritmos inteligentes que puedan obtener la mayor cantidad de información científica posible a partir de grandes cantidades de datos, así como instrumentos que proporcionen los datos precisos que necesitan los investigadores. “El desarrollo de instrumentos es una prioridad para los investigadores de planetas como yo”, dice Quanz. “Como investigadores, necesitamos entender cómo funcionan los instrumentos para saber qué tipo de información podemos obtener de ellos”.
Una perspectiva a largo plazo también es esencial, por lo que Quanz ya está pensando un paso adelante. Está a cargo de una iniciativa internacional que pretende dar un gran paso en la búsqueda de vida extraterrestre. Esto forma parte de una de las misiones científicas de gran envergadura que la Agencia Espacial Europea ESA lanzará entre 2035 y 2050.
“Estamos llegando al límite de lo que podemos lograr con telescopios terrestres, porque todas las moléculas que buscamos también aparecen en la atmósfera terrestre, y la temperatura de la Tierra es similar a la de los exoplanetas que nos interesan. ,” él dice. “Si queremos escapar del tremendo ruido de fondo creado por la Tierra, tenemos que dirigirnos al espacio. Bien puede ser la única forma de detectar rastros de vida en las atmósferas de los exoplanetas”.
Desafortunadamente, sin embargo, no hay forma de instalar telescopios en el espacio tan grandes como los del desierto de Atacama. Por lo tanto, Quanz y sus colegas han propuesto un proyecto audaz, conocido como Gran Interferómetro para Exoplanetas (LIFE). La idea es colocar cuatro telescopios pequeños adicionales en el segundo Punto Lagrange, que es donde el Telescopio Espacial James Webb tomó las imágenes espectaculares que recientemente asombraron al mundo.
“Al combinar las señales de medición de múltiples telescopios pequeños, podemos lograr una resolución similar a la de un solo telescopio más grande”. dice Quanz. “Esto nos permitirá por primera vez obtener imágenes directamente y caracterizar químicamente docenas de planetas similares a la Tierra”.
Antes de que esto pueda suceder, los científicos deberán resolver toda una serie de desafíos técnicos: los telescopios deben volar en una formación muy precisa que cambia cada vez que se apunta a un nuevo sistema planetario; las señales de medición de los satélites individuales deben sincronizarse con gran precisión; y los telescopios deben estar equipados con sensores extremadamente sensibles diseñados para capturar la poca luz que emana del planeta. Igualmente crítica es la cuestión de cómo se alimentarán los satélites, ya que reposicionarlos requiere cantidades sustanciales de combustible.
Todo esto es técnicamente factible, dice Quanz, aunque requerirá un gran esfuerzo no solo por parte de los científicos, sino también a nivel de políticas de investigación. “Al final, es una cuestión de prioridades”, dice. “Por primera vez, tenemos la oportunidad de ofrecer una respuesta empírica a la pregunta de si existe vida extraterrestre. Encontrar esa respuesta transformaría fundamentalmente nuestra visión del mundo, no es una oportunidad que debamos perder”.
Con información de Phys.org
