Se podría decir que el estudio de los planetas extrasolares se encuentra en una fase de transición últimamente. Hasta la fecha, 4, Se han confirmado 525 exoplanetas en 3, 357 sistemas, con otros 7, 761 candidatos en espera de confirmación. Como resultado, Los estudios de exoplanetas se han ido alejando del proceso de descubrimiento y hacia la caracterización, donde se realizan observaciones de seguimiento de exoplanetas para aprender más sobre sus atmósferas y entornos.

En el proceso, Los investigadores de exoplanetas esperan ver si alguno de estos planetas posee los ingredientes necesarios para la vida tal como la conocemos. Recientemente, un par de investigadores de la Universidad del Norte de Arizona, con el apoyo del Laboratorio Planetario Virtual (VPL) del Instituto de Astrobiología de la NASA, desarrolló una técnica para encontrar océanos en exoplanetas. La capacidad de encontrar agua en otros planetas. un ingrediente clave en la vida en la Tierra, contribuirá en gran medida a encontrar vida extraterrestre.

La investigación fue realizada por el investigador postdoctoral Dominick J. Ryan, investigador postdoctoral en la Universidad del Norte de Arizona (NAU), y Tyler D. Robinson, profesor asistente de astronomía y ciencia planetaria en NAU y el Instituto de Astrobiología de la NASA. El estudio que describió sus hallazgos, titulado "Detección de océanos en exoplanetas con análisis de componentes principales espectrales dependientes de fase, "apareció recientemente en línea y está siendo considerado para su publicación por el Revista de ciencia planetaria .

Cuando se trata de caracterización de exoplanetas, la técnica más prometedora es el método de tránsito (también conocido como fotometría de tránsito). Esto consiste en monitorear las estrellas para detectar caídas periódicas de brillo, que son indicaciones de planetas que pasan frente a sus estrellas madres (en relación con el observador). A veces, Los astrónomos también pueden obtener espectros a medida que la luz pasa a través de la atmósfera del planeta en tránsito. revelando cosas sobre su composición química. Pero como dijo el profesor Robinson a Universe Today por correo electrónico, este método no permite observaciones de superficie:

"Por ahora, Nuestras mejores técnicas para caracterizar exoplanetas rocosos no nos dicen mucho sobre los entornos superficiales de estos mundos (incluso si hay agua líquida presente). Para Hubble (y el JWST que se lanzará próximamente), utilizamos la espectroscopia de tránsito para caracterizar las atmósferas de los exoplanetas, buscando cambios muy leves en el brillo y el color de una estrella anfitriona cuando un planeta atraviesa su disco. En esta geometría / configuración, las trayectorias muy largas que toma la luz a través de la atmósfera (más análogas a ver el Sol al atardecer en la Tierra) significan que la atmósfera profunda (y la superficie) está oscurecida ".

En el futuro cercano, Se espera que esta situación cambie considerablemente, gracias a instrumentos de próxima generación como el telescopio espacial James Webb (JWST), y observatorios terrestres como el Extremely Large Telescope (ELT). Gracias a su sofisticada óptica, coronógrafos, y espectrómetros, Estos telescopios podrán obtener imágenes directamente de exoplanetas más pequeños que orbitan más cerca de sus estrellas (que es donde es más probable que se encuentren planetas rocosos potencialmente habitables).

Este método consiste en observar la luz reflejada directamente por la atmósfera o superficie de un exoplaneta, que puede proporcionar información valiosa sobre el clima y el medio ambiente de la superficie del planeta. Además de JWST y ELT, Existen numerosas misiones propuestas que tendrán la resolución y sensibilidad necesarias para detectar características de la superficie en función de la composición atmosférica. identificar la vegetación, evidencia de fotosíntesis, y tal vez incluso discernir la presencia de luces artificiales.

Por el bien de su estudio, Ryan y el Dr. Robinson consideraron cómo los instrumentos de próxima generación podrían realizar estudios de imágenes directas de exoplanetas que revelarían la presencia de agua superficial. La clave de esto dijo el Dr. Robinson, es buscar "medias lunas rojas":

"Actualmente se están considerando conceptos de misión que proporcionarían este tipo de datos; HabEx y LUVOIR son los principales ejemplos. De la misma manera que la luz del sol que brilla en el océano cuando se ve una puesta de sol desde una playa en la Tierra se ve bastante roja, propusimos que los océanos brillantes en los exoplanetas podrían hacer que todo el planeta pareciera muy rojo en las fases de media luna.

"Si la famosa foto de Pale Blue Dot se hubiera tomado de la Tierra cuando era una media luna estrecha, no habría sido azul en absoluto, ¡habría sido rojo! Entonces, al buscar señales de que un exoplaneta potencialmente similar a la Tierra se vuelve muy reflectante y rojo en las fases de media luna, tal vez podamos hacer una detección de un océano en ese mundo ".

Dado que no existen observaciones de la Tierra desde la nave espacial para las fases crecientes y las longitudes de onda necesarias para probar este método, Ryan y el Dr. Robinson se basaron en una serie de simulaciones del brillo de la Tierra. Estas simulaciones explicaron todos los efectos realistas causados ​​por el reflejo de la luz solar en el agua superficial, desde el brillo del océano y las nubes hasta el reflejo atmosférico y superficial.

"Estas simulaciones demostraron que, cuando la Tierra se ve en fases más parecidas a una media luna, de hecho se vuelve rojo y reflectante, ", dijo el Dr. Robinson." Usando herramientas que imitaban cómo se vería una Tierra distante en una misión HabEx o LUVOIR, mostramos que unas pocas observaciones de un mundo similar a la Tierra tomadas en unas pocas fases diferentes (que abarcan la fase casi completa hasta las fases crecientes) revelarían un enrojecimiento de la fase creciente indicativo de océanos ".

Como explicó el Dr. Robinson, esta técnica no se aplicará al JWST pero será posible con misiones futuras. Estos incluyen el ya mencionado Observatorio de Exoplanetas Habitables (HabEx), un telescopio espacial diseñado para estudios de imágenes directas de planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol; y el gran topógrafo UV / óptico / IR (LUVOIR), una gran apertura, Observatorio de múltiples longitudes de onda que logrará una amplia gama de objetivos científicos.

En el final, dijo el Dr. Robinson, este estudio proporciona una "vía bien definida" para futuros estudios de imágenes directas dirigidas a la caracterización de exoplanetas. "Parte de la búsqueda de vida extraterrestre es comprender cuán común es que los mundos rocosos tengan condiciones habitables (océanos superficiales, al menos para exoplanetas), dado que los mundos habitables también son nuestros mejores objetivos para la búsqueda de biofirmas, "dijo el Dr. Robinson." Entonces, hemos ayudado a resolver una pieza del rompecabezas sobre cómo detectar mundos en los que creemos que podría surgir la vida ".