Crédito:NASA Ames / JPL-Caltech
Los próximos telescopios nos darán más poder para buscar biofirmas en todos los exoplanetas que hemos encontrado. Gran parte de la conversación sobre biofirmas se centra en la química biogénica, como los gases atmosféricos producidos por simples, criaturas unicelulares. Pero, ¿y si queremos buscar civilizaciones tecnológicas que puedan existir? ¿Podríamos encontrarlos buscando su contaminación atmosférica?
Si una civilización distante le estaba dando a nuestro planeta una mirada superficial en su propio estudio de mundos alienígenas y tecno-firmas, no pudieron evitar notar nuestra contaminación del aire.
¿Podríamos darles la vuelta?
La contaminación del aire como firma tecnológica no es una idea nueva. Un nuevo artículo analiza un contaminante químico específico que es tanto biogénico como antropogénico en la Tierra:NO 2 , o dióxido de nitrógeno. Los autores dicen que el dióxido de nitrógeno podría detectarse como una tecno-firma en un planeta similar a la Tierra que orbita una estrella similar al sol con un telescopio de 15 metros (49 pies) similar al Large UV / Optical / IR Surveyor (LUVOIR) propuesto por la NASA. Sin embargo, se necesitarían varios cientos de horas de tiempo de observación.
El documento que presenta estos hallazgos se titula "La contaminación por dióxido de nitrógeno como una característica de la tecnología extraterrestre". Está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org y aún no ha sido revisado por pares. El autor principal es el Dr. Ravi Kopparapu, un científico investigador en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Gracias en gran parte a la misión Kepler y la misión TESS, vivimos en una era de descubrimiento de exoplanetas. Ahora sabemos de varios miles de exoplanetas, y el número sigue creciendo. Los astrónomos han caracterizado la masa, densidad, habitabilidad potencial, y otras propiedades de muchos de ellos.
El siguiente paso es estudiar las atmósferas de algunos de los miles de exoplanetas confirmados. Los científicos de exoplanetas están esperando ansiosamente el próximo lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST). El JWST tiene la capacidad de examinar atmósferas de exoplanetas con gran detalle.
Otras próximas instalaciones, como el telescopio espacial ARIEL (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-Survey) y grandes observatorios terrestres como el European Extremely Large Telescope (E-ELT), el Telescopio de Treinta Metros (TMT) y el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) también podrán estudiar exoplanetas con mayor detalle.
Los investigadores se han estado preparando de antemano para que todo ese poder de observación entienda qué buscar y qué verán al examinar atmósferas. Este nuevo estudio se centra en NO 2 y cómo se puede detectar en esas atmósferas. Se concentraron en NO 2 porque se produce antropogénicamente por combustión y es uno de los principales contaminantes tecnológicos. No todo se produce por combustión, pero algo de eso lo es.
"Algunos NO 2 en la Tierra se produce como un subproducto de la combustión, lo que sugiere la posibilidad de escenarios en los que la producción de NO a mayor escala 2
Esta cifra del estudio muestra NO 2 sección transversal de absorción en función de la longitud de onda. La amplia absorción entre 0,25-0,6 µm es la característica dominante, y pocas otras moléculas absorben aquí. Crédito:Kopparapu et al, 2021.
se sustenta en tecnología más avanzada en otro planeta, "escriben". Detectando niveles altos de NO 2 niveles superiores a los de las emisiones no tecnológicas que se encuentran en la Tierra podrían ser una señal de que el planeta puede albergar procesos industriales activos ".
Para determinar cómo detectarlo, Los investigadores utilizaron un modelo fotoquímico simple y generaron espectros atmosféricos sintéticos. Los espectros atmosféricos imitaban lo que los astrónomos podrían ver en un exoplaneta distante cuando el planeta transita por su sol.
Uno de los conceptos del estudio es el albedo geométrico. Es la relación entre el brillo de un cuerpo celeste en un ángulo de fase cero y un disco idealizado que refleja perfectamente. En un ángulo de fase cero, un observador estaría mirando directamente a la fuente de luz. Pero en un exoplaneta con atmósfera, la luz se difunde, y nunca lo veríamos con un ángulo de fase cero. El albedo geométrico ayuda a los astrónomos a solucionar ese problema.
Aunque NO 2 es detectable, llevará mucho tiempo verlo. El telescopio LUVOIR de 15 metros requeriría unas 400 horas para detectar NO 2 en un planeta similar a la Tierra alrededor de una estrella similar al Sol a 10 parsecs de distancia. Aunque es mucho tiempo de observación para dedicarlo a un objetivo, no es del todo sin precedentes. Para comparacion, el campo ultraprofundo del Hubble tardó unos 11,5 días, o 276 horas de tiempo de observación.
Esta figura del panel muestra la diferencia de albedo geométrico con y sin NO 2 para un planeta similar a la Tierra alrededor de una estrella similar al sol (panel a) y alrededor de un tipo espectral estelar K6V (panel b) ubicado a 10 pc con NO variable 2 concentraciones, asumiendo LUVOIR-A (15 m) tiempo de observación de 10 horas. La línea discontinua representa ruido, por lo que las concentraciones más altas de NO 2 apenas supera el ruido. Crédito:Kopparapu et al., 2021
El estudio tiene una peculiaridad. El equipo está trabajando con NO atmosférico 2 niveles de hace unos 40 años cuando la concentración en la atmósfera de la Tierra era más alta. Por lo tanto, si alguna vez se encuentran resultados como estos, y si alguna vez se confirma que provienen de una fuente tecnológica, sería una civilización a nivel de la Tierra desde hace 40 años.
"Históricamente, los Estados Unidos NO 2 las concentraciones han variado (disminuido) en un factor de tres durante un período de 40 años, de 1980 a 2019, "los autores escriben en el artículo". Por lo tanto, podemos ampliar las posibilidades de detectar una civilización tecnológica en la etapa en la que estaba la civilización de la Tierra hace 40 años. Es posible imaginar una sociedad más altamente industrializada que posiblemente podría operar en el régimen de cinco veces la Tierra NO 2 nivel, lo que hace posible detectarlo con LUVOIR-15m con un tiempo de observación incluso menor que en las condiciones actuales de la Tierra ".
Pero eso es adelantarse un poco a las cosas.
Para un sistema tipo sol-Tierra a 10 parsecs de distancia, se necesitarían unas 400 horas de observación con el telescopio LUVOIR para detectar NO a nivel de la Tierra 2 niveles por encima de la relación señal-ruido (SNR). Crédito:Kopparapu et al., 2021
Simplemente encontrando NO 2 en la atmósfera de un exoplaneta no les dice a los astrónomos cómo se produjo. "Es importante señalar que imponer restricciones al NO de un planeta 2 abundancia de su espectro no respondería definitivamente si el NO 2 se produce biológica o abióticamente. Uno necesitaría estimar las tasas de producción requeridas para producir el NO observado. 2 abundancia y evaluar si las fuentes abióticas por sí solas pueden sostener la tasa de producción inferida ".
Requerirá mucho más trabajo, tanto observando como modelando, para determinar si un NO 2 La señal tenía una fuente tecnológica. Pero no hay duda de que una detección inequívoca de NO tecnológico 2 sería un gran evento.
"La detección fortuita de NO 2 o cualquier otra firma espectral atmosférica artificial potencial (CFC, por ejemplo) puede convertirse en un hito en la búsqueda de vida (biológica o tecnológica), "concluyen los investigadores." ¿Es probable que las firmas biológicas sean más frecuentes que las firmas tecnológicas? No lo sabremos con certeza hasta que busquemos ".
