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    Explorar atmósferas de exoplanetas podría revelar señales reveladoras de vida

    Comprender si un Júpiter caliente se desprende de su atmósfera puede ayudar a explicar cómo cambian las atmósferas de todos los exoplanetas con el tiempo. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Puede ser que la vida esté acechando en otros planetas. Pero atrapado aquí en la Tierra ¿Cómo podemos saberlo con certeza? Un buen lugar para comenzar es buscar los compuestos en otros mundos que se sabe que son los ingredientes clave de la vida tal como la conocemos.

    Detectar estas denominadas biofirmas, compuestos que se sabe que son producidos por organismos vivos, sería una fuerte evidencia de que los mundos pueden contener vida. Pero recogiendo productos químicos de mundos tan distantes, y elegir los compuestos adecuados para buscar, es complicado.

    El profesor Ignas Snellen de la Universidad de Leiden en los Países Bajos ha estado refinando técnicas que combinan datos de los telescopios terrestres más grandes con imágenes de alto contraste que pueden revelar objetos débiles como planetas. Los telescopios utilizan espectroscopía de alta precisión para examinar las diferentes longitudes de onda de la luz que detectan desde el espacio.

    "Quieres filtrar la luz real de las estrellas tanto como sea posible para hacer visible cualquier información que puedas obtener del exoplaneta, ", Dijo el profesor Snellen.

    Al examinar la luz de las estrellas que se filtra a través de la atmósfera de un planeta y nos llega a la Tierra, es posible derivar los tipos de gases que están presentes.

    Si bien los telescopios aún no son lo suficientemente grandes para examinar los espectros de planetas del tamaño de la Tierra, los científicos están perfeccionando sus métodos en exoplanetas más grandes, los llamados Júpiter calientes, que son demasiado calientes para soportar la vida tal como la conocemos. Estos son exoplanetas gigantes gaseosos que orbitan muy cerca de su estrella madre. Tan de cerca De hecho, que están bloqueados por mareas, como nuestra luna, con el exoplaneta girando solo una vez con cada órbita alrededor de su estrella.

    Con un lado de tales planetas siempre en la luz y el otro siempre en la oscuridad, el lado luminoso se calienta tanto que la atmósfera puede evaporarse, creando un viento de materia que fluye del planeta, un poco como la cola de un cometa.

    En el proyecto EXOPLANETBIO, El profesor Snellen y su equipo utilizaron espectroscopía de alta precisión por primera vez para confirmar la cantidad de helio en la atmósfera de Júpiter caliente utilizando telescopios terrestres. que puede revelar cuán avanzado está este proceso.

    "Eso fue un gran avance para estos calientes Júpiter, ", dijo." Este tipo de colas exosféricas eran conocidas, pero son muy difíciles de observar porque la única forma de verlos era mediante la detección de hidrógeno, que no se pueden detectar a través de la atmósfera terrestre, utilizando el telescopio espacial Hubble.

    "Ahora, con la línea de helio más fuerte podemos hacer esto muy bien desde el suelo con telescopios ".

    Entender si un Júpiter caliente puede derramarse de su atmósfera, y cuanto tiempo puede tomar, puede explicar cómo las atmósferas de todos los exoplanetas cambian con el tiempo.

    "Este tipo de procesos de escape atmosférico no son muy importantes ahora, pero en el sistema solar primitivo lo eran, porque el sol estaba mucho más activo, ", Dijo el profesor Snellen.

    Clima de exoplanetas

    Usando estas nuevas técnicas, su equipo también ha podido lograr otra primicia, detectar la velocidad de giro (qué tan rápido gira un planeta) y la velocidad orbital de los exoplanetas.

    "Las velocidades de giro en los Júpiter calientes son generalmente bastante bajas, ya que generalmente están bloqueados por mareas, " él dijo.

    Eso puede revelar algo sobre el clima y el clima relacionado en el exoplaneta.

    "Cuando un planeta gira rápido, recibe bandas como Júpiter. La Tierra gira más lentamente y tiene algunas bandas, pero todavía está dominado principalmente por sistemas de baja presión. Ahora, si tienes un Júpiter caliente que gira aún más lento, no obtendría ninguna estructura de bandas. Obtienes sistemas climáticos muy diferentes, " él dijo.

    Ha podido observar vientos en lo alto de la atmósfera de tales planetas, como energía de lo más caliente, El lado del día eterno se gira hacia el lado más fresco de la noche.

    El profesor Snellen confía en que una actualización del instrumento CRIRES (espectrógrafo Echelle infrarrojo de alta resolución CRyogenic), se pondrá en línea el próximo año en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO), les permitirá encontrar compuestos como el metano en planetas más fríos. El metano puede ser un componente de la vida si se encuentra en planetas del tamaño de la Tierra.

    "Veo esto como una especie de campo de juego. Ahora estamos aprendiendo los métodos que algún día podremos aplicar a planetas similares a la Tierra. El Telescopio Extremadamente Grande (de ESO) debería estar listo en 2026, y con eso podemos empezar a sondear planetas similares a la Tierra ".

    Señal de vida

    Sin embargo, incluso si tiene buenas muestras de Rocky, Planetas del tamaño de la Tierra, ¿Cómo saber si un compuesto es realmente un signo de vida?

    "La geología es muy buena para producir cosas que parecen vida, como el metano. Puede provenir de vacas o de rocas, "dijo el profesor Kevin Heng, profesor de la Universidad de Berna en Suiza.

    "Si piensa en biofirmas, tienen que satisfacer varias condiciones. No deben ser imitados por la geología, tienen que existir en la atmósfera durante largos períodos de tiempo, lo que significa que son muy estables o se reponen de alguna manera, y tienen que ser detectables ".

    Como parte del proyecto EXOKLEIN, El profesor Heng está trabajando para determinar si tales compuestos, como cloruro de metilo y amoniaco, puede durar lo suficiente en atmósferas exoplanetarias para estudiar, modelando pequeños planetas alrededor de estrellas enanas. Es un desafío particular para los planetas del tamaño de la Tierra, cuyas atmósferas pueden cambiar con el tiempo.

    "Si miras un planeta como Júpiter ... se parecen al sol. Están hechos de hidrógeno, tienen oligoelementos de metales, etc. Basándome en las diferencias entre el planeta y la estrella, puedo averiguar cómo se formó. Mantendría un registro fósil de cómo se formó, "Dijo el profesor Heng.

    Pero para planetas más pequeños, sus atmósferas han cambiado significativamente con el tiempo a través de procesos como el ciclo del carbono.

    "Pasamos los últimos ocho a 10 años averiguando cómo usar modelos climáticos diseñados para la Tierra (en exoplanetas), y cómo ajustarlos y modificarlos ".

    Esos modelos se utilizarán para proporcionar posibles explicaciones de los datos recopilados cuando los instrumentos sean capaces de inspeccionar planetas más pequeños de por vida. para entender si los compuestos son realmente biofirmas o pueden explicarse como geológicos.

    "Los reclamos extraordinarios requieren estándares extraordinarios de prueba, así que si algo es consistente con no requerir biología, Yo diría que no hay biología "dijo el profesor Heng.

    También está modelando planetas que pueden haber tenido destinos más dramáticos. Para pequeños planetas alrededor de estrellas rojas para sustentar vida, tendrían que tener una órbita muy estrecha, haciéndolos bloqueados por las mareas como Júpiter calientes.

    "Esto significa que el lado de la noche es muy frío, y tal vez lo suficientemente frío como para que los gases de la atmósfera se condensen en hielo. Entonces, obtienes una condensación descontrolada y no tienes atmósfera:colapso atmosférico, ", dijo. Tal colapso dejaría los planetas fríos y sin vida, como Marte.

    Si bien el trabajo es solo teórico ahora, Las próximas misiones como el satélite CHEOPS de la Agencia Espacial Europea y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA deberían proporcionar datos que pueda comparar con sus teorías.

    "Cuando Webb se lance (en 2021), va a haber un salto cualitativo en la calidad de los datos. Puede suceder que el colapso atmosférico sea tan frecuente que la mitad de los planetas pequeños alrededor de las estrellas rojas no tengan atmósfera ".


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