El estudio de los exoplanetas ha madurado considerablemente en los últimos 10 años. Durante este tiempo, se descubrieron la mayoría de los más de 4000 exoplanetas conocidos actualmente. También fue durante este tiempo que el proceso ha comenzado a pasar del descubrimiento a la caracterización. Y lo que es más, Los instrumentos de próxima generación permitirán realizar estudios que revelarán mucho sobre las superficies y atmósferas de los exoplanetas.

Esto naturalmente plantea la pregunta:¿Qué vería una especie suficientemente avanzada si estuvieran estudiando nuestro planeta? Usando datos de múltiples longitudes de onda de la Tierra, un equipo de científicos de Caltech pudo construir un mapa de cómo sería la Tierra para los observadores extraterrestres distantes. Aparte de abordar el picor de la curiosidad, este estudio también podría ayudar a los astrónomos a reconstruir las características de la superficie de exoplanetas "similares a la Tierra" en el futuro.

El estudio que describe los hallazgos del equipo, titulado "La Tierra como un exoplaneta:un mapa alienígena bidimensional, "apareció recientemente en la revista Ciencias y está programado para su publicación en el Cartas de revistas astrofísicas . El estudio fue dirigido por Siteng Fan e incluyó a varios investigadores de la División de Ciencias Geológicas y Planetarias (GPS) del Instituto de Tecnología de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

Al buscar planetas potencialmente habitables más allá de nuestro sistema solar, los científicos se ven obligados a adoptar el enfoque indirecto. Dado que la mayoría de los exoplanetas no se pueden observar directamente para conocer su composición atmosférica o características superficiales (también conocidas como imágenes directas), los científicos deben estar satisfechos con indicaciones que muestren cuán "parecido a la Tierra" es un planeta.

Como dijo Fan Universo hoy vía correo electrónico, Esto refleja las limitaciones con las que los astrónomos y los estudios de exoplanetas se ven obligados a lidiar actualmente:

"Primeramente, Los estudios actuales de exoplanetas no han descubierto cuáles son los requisitos mínimos para la habitabilidad. Hay algunos criterios propuestos, pero no estamos seguros de si son suficientes o necesarios. En segundo lugar, incluso con estos criterios, Las técnicas de observación actuales no son lo suficientemente buenas para confirmar la habitabilidad, especialmente en exoplanetas similares a la Tierra, debido a la dificultad de detectarlos y restringirlos ".

Dado que la Tierra es el único planeta que conocemos que es capaz de sustentar la vida, El equipo teorizó que las observaciones remotas de la Tierra podrían actuar como un sustituto de un exoplaneta habitable observado por una civilización distante. "La Tierra es el único planeta que conocemos que contiene vida, ", dijo Fan." Estudiar cómo se ve la Tierra para los observadores distantes nos daría la dirección de cómo encontrar posibles exoplanetas habitables ".

Uno de los elementos más importantes del clima de la Tierra y de toda la vida en su superficie es el ciclo del agua, que tiene tres fases distintas. Estos incluyen la presencia de vapor de agua en la atmósfera, nubes de agua condensada y partículas de hielo, y la presencia de cuerpos de agua en la superficie.

Por lo tanto, estos podrían considerarse posibles indicios de habitabilidad, e incluso indicios de vida (también conocidos como biofirmas) que podrían observarse desde la distancia. Es decir, Ser capaz de identificar las características de la superficie y las nubes en los exoplanetas sería esencial para imponer restricciones a su habitabilidad.

Para determinar cómo sería la Tierra para los observadores distantes, el equipo compiló 9740 imágenes de la Tierra que fueron tomadas por el satélite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) de la NASA. Las imágenes se tomaron cada 68 a 110 minutos durante un período de dos años (2016 y 2017) y lograron capturar la luz reflejada de la atmósfera de la Tierra en múltiples longitudes de onda.

Fan y sus colegas luego combinaron las imágenes para formar un espectro de reflexión de 10 puntos trazado a lo largo del tiempo, que luego se integró sobre el disco de la Tierra. Esto reprodujo efectivamente cómo podría verse la Tierra para un observador a muchos años luz de distancia si observara la Tierra durante un período de dos años.

"Descubrimos que el segundo componente principal de la curva de luz de la Tierra está fuertemente correlacionado con la fracción terrestre del hemisferio iluminado (r ^ 2 =0.91), ", Dijo Fan." Combinando con la geometría de visualización, reconstruir el mapa se convierte en un problema de regresión lineal ".

Después de analizar las curvas resultantes y compararlas con las imágenes originales, el equipo de investigación descubrió qué parámetros de las curvas correspondían a la cobertura terrestre y nubosa. Luego seleccionaron los parámetros que más se relacionaban con el área terrestre y los ajustaron a la rotación de 24 horas de la Tierra. lo que les dio un mapa contorneado (que se muestra arriba) que representaba cómo se vería la curva de luz de la Tierra a años luz de distancia.

Las líneas negras representan el parámetro de características de la superficie y corresponden aproximadamente a las costas de los principales continentes. Estos se colorean más en verde para proporcionar una representación aproximada de África (centro), Asia (arriba a la derecha), América del Norte y del Sur (izquierda), y Antártida (abajo). Lo que se encuentra en el medio representa los océanos de la Tierra, con las secciones menos profundas denotadas en rojo y las más profundas en azul.

Este tipo de representaciones, cuando se aplica a las curvas de luz de exoplanetas distantes, podría permitir a los astrónomos evaluar si un exoplaneta tiene océanos, nubes y casquetes polares:todos los elementos necesarios de un exoplaneta "similar a la Tierra" (también conocido como habitable). Como concluyó Fan:

"El análisis de las curvas de luz en este trabajo tiene implicaciones para determinar las características geológicas y los sistemas climáticos en el exoplaneta. Encontramos que la variación de la curva de luz de la Tierra está dominada por las nubes y la tierra / océano, que son ambos cruciales para la vida en la Tierra. Por lo tanto, Los exoplanetas similares a la Tierra que albergan este tipo de características serían más propensos a albergar vida ".

En el futuro cercano, Los instrumentos de próxima generación como el telescopio espacial James Webb (JWST) permitirán realizar los estudios de exoplanetas más detallados hasta la fecha. Además, instrumentos terrestres que se pondrán en línea en la próxima década, como el Extremely Large Telescope (ELT), el telescopio de treinta metros (TMT), y el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) - se espera que permitan estudios de imágenes directas de planetas rocosos que orbitan más cerca de sus estrellas.

Con la ayuda de estudios que ayudan a resolver las características de la superficie y las condiciones atmosféricas, Los astrónomos finalmente podrán decir con confianza qué exoplanetas son habitables y cuáles no. Con suerte, el descubrimiento de una Tierra 2.0 (o varias Tierras para el caso) podría estar a la vuelta de la esquina.