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La biosfera de la Tierra como modelo para la búsqueda de vida extraterrestre
Alberto González Fairén
La Tierra puede usarse como campo de pruebas para determinar qué y cómo debemos buscar en planetas extrasolares para encontrar pruebas de la existencia de procesos biológicos.
a vida microbiana en la Tierra emplea una gran variedad de recursos energéticos y químicos, y produce una amplia lista de subproductos metabólicos. En enero de este año, Sara Seager, del MIT, y sus colaboradores, publicaron una revisión exhaustiva de los gases presentes en la atmósfera de la Tierra que son subproductos metabólicos de la actividad de los seres vivos, y que por tanto pueden servir como bioindicadores en la exploración de planetas extrasolares. En la búsqueda de vida en exoplanetas, el objetivo inicial es encontrar un gas atmosférico completamente fuera del equilibrio termodinámico con los demás constituyentes de la atmósfera y/o la superficie. En la Tierra, el ejemplo típico es el oxígeno, presente en nuestra atmósfera en una abundancia entre 5 y 10 órdenes de magnitud superior a lo esperable si estuviera en equilibrio químico (Figura 1). Pero más allá de la lista usual y conocida de gases producidos por la vida terrestre (O2, O3, N2O y CH4), el estudio de Seager propone que se deben considerar otros posibles subproductos que podrían informar sobre la presencia de vida en entornos extraterrestres diferentes a la Tierra. Las características de tales gases indicadores de la presencia de vida serían: (1) que no existieran de forma natural en la atmósfera del planeta a las temperaturas y presiones prevalentes; (2) que no fueran generados en magnitudes apreciables por procesos geofísicos, geoquímicos o fotoquímicos; y (3) que fueran fácilmente detectables.
Composición básica de la atmósfera terrestre
Figura 1: Composición básica de la atmósfera terrestre.
El trabajo de Seager recuerda que la detección y la observación espectroscópica de las atmósferas de planetas tipo Tierra está fuera del alcance de la tecnología actual. Sin embargo, el telescopio espacial Webb (Figura 2), que se encuentra en las últimas fases de construcción, sí será capaz en la próxima década de analizar las atmósferas de “supertierras” (planetas rocosos significativamente más grandes que la Tierra, ver Figura 3) que giran en torno a estrellas pequeñas. Es sólo cuestión de tiempo que la tecnología avance lo suficiente como para que seamos capaces de construir telescopios orbitales con tamaños de espejos entre los 4 y los 8 metros, que sí podrán analizar las atmósferas de planetas extrasolares tipo Tierra.
Telescopio espacial James Webb
Figura 2: Modelo a escala real del telescopio espacial James Webb. (EADS-Astrium) Click para ampliar!
La “supertierra” Gliese 581c
Figura 3: La “supertierra” Gliese 581c comparada con nuestro planeta. (BBC News)
También a principios de este año, en marzo, Michael Sterzik, del European Southern Observatory (ESO), y sus colaboradores del Armagh Observatory y del Instituto de Astrofísica de Canarias, publicaron sus análisis sobre la intensidad y la polarización de la luz del Sol reflejada por la Tierra, y demostraron que los resultados de sus análisis son válidos para detectar la presencia de vida en nuestro planeta. Puede parecer un estudio inútil a primera vista, pero realmente es un avance notable para la búsqueda de vida extraterrestre: es la primera vez que se ha detectado vida en la Tierra usando un método que, en principio, puede ser usado para encontrar vida en otros sistemas estelares. La técnica, denominada espectropolarimetría, consiste en estudiar la luz reflejada por la Tierra sobre la superficie de la Luna, y devuelta de nuevo a la Tierra (Figura 4). Esta luz reflejada recoge la contribución de las nubes, los océanos e incluso de la vegetación de la Tierra si el área total cubierta por plantas es superior al 10% de la superficie del planeta. Por lo tanto, la técnica puede ser empleada para detectar agua o presencia de vida en otros planetas. En estos momentos hay dos proyectos en marcha para el estudio de planetas extrasolares que incorporan técnicas de espectropolarimetría: el instrumento SPHERE del ESO y el instrumento norteamericano Gemini Planet Imager. Ambos podrán ofrecer datos acerca de las atmósferas de planetas tipo Júpiter orbitando en torno a otras estrellas. Sin embargo, para poder analizar planetas tipo Tierra, se necesitará un telescopio en órbita que no esté afectado por la atmósfera de nuestro planeta.

Analizando el trabajo de Sterzik, Christoph Keller, del Observatorio Leiden, propone dos posibles avances. Por un lado, sugiere que sería aún más útil estudiar el grado de polarización circular de la luz reflejada por un planeta. Es conocido que las moléculas fabricadas por organismos vivos son quirales. Cuando luz no polarizada es reflejada por materiales de origen biológico, la quiralidad de tales materiales imprime una pequeña fracción de polarización circular en la luz reflejada. Por ejemplo, la clorofila produce un espectro muy particular. Por otro lado, Keller sugiere que las limitaciones de la técnica de Sterzik podrían ser solucionadas instalando un pequeño telescopio sobre la Luna, para monitorizar de forma contínua y precisa los espectros de polarización lineal y circular de la luz reflejada por la Tierra. Este avance permitiría perfeccionar la técnica de extracción de señales de vida en nuestro mundo, que después podría ser aplicada con más éxito en planetas extrasolares.
Luz reflejada por la Tierra sobre la superficie de la Luna...
Figura 4: Luz reflejada por la Tierra sobre la superficie de la Luna y devuelta de nuevo a la Tierra. (Earthshine Project)
 
 
San Francisco (California), EEUU, 08 de Junio de 2012.
 
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