En la búsqueda de la vida en otros mundos los astrónomos recorren planetas que están a años luz de distancia. Necesitan formas de identificar la vida desde lejos, pero ¿qué cuenta como buena evidencia?

Nuestro propio planeta proporciona algo de inspiración. Los microbios llenan el aire de metano; las plantas fotosintetizadoras expulsan oxígeno. Quizás estos gases se puedan encontrar dondequiera que se haya arraigado la vida.

Pero en mundos muy diferentes al nuestro, los supuestos signos de vida pueden ser provocados por procesos no biológicos. Para conocer una verdadera señal cuando la veas, el astrónomo Kevin France de la Universidad de Colorado, Roca, dice, debes mirar más allá del planeta mismo, todo el camino hasta la reluciente estrella que orbita.

Para tal fin, France y su equipo diseñaron la misión SISTINE. Volando en un cohete sonoro para un vuelo de 15 minutos, Observará estrellas lejanas para ayudar a interpretar signos de vida en los planetas que los orbitan. La misión se lanzará desde White Sands Missile Range en Nuevo México en las primeras horas de la mañana del 5 de agosto. 2019.

Cuando la Tierra es un mal ejemplo

Poco después de que la Tierra se formara hace 4.600 millones de años, estaba envuelto por una atmósfera nociva. Los volcanes arrojaban metano y azufre. El aire estaba lleno de hasta 200 veces más dióxido de carbono que los niveles actuales.

No fue hasta otros mil millones y medio de años que el oxígeno molecular, que contiene dos átomos de oxígeno, entró en escena. Era un producto de desecho, descartado por bacterias antiguas a través de la fotosíntesis. Pero dio inicio a lo que se conoció como el Gran Evento de Oxidación, cambiando permanentemente la atmósfera de la Tierra y allanando el camino para formas de vida más complejas.

"No tendríamos grandes cantidades de oxígeno en nuestra atmósfera si no tuviéramos esa vida en la superficie, "Dijo Francia.

El oxígeno se conoce como biomarcador:un compuesto químico asociado con la vida. Su presencia en la atmósfera de la Tierra insinúa las formas de vida que acechan debajo. Pero como han demostrado modelos sofisticados de computadora, Los biomarcadores en la Tierra no siempre son tan confiables para los exoplanetas, o planetas que orbitan estrellas en otras partes del universo.

Francia señala las estrellas enanas M para hacer este caso. Más pequeño y más frío que nuestro sol, Las enanas M representan casi las tres cuartas partes de la población estelar de la Vía Láctea. Para comprender los exoplanetas que los orbitan, Los científicos simularon planetas del tamaño de la Tierra dando vueltas alrededor de enanas M. Las diferencias con la Tierra surgieron rápidamente.

Las enanas M generan una intensa luz ultravioleta. Cuando esa luz golpeó el planeta similar a la Tierra simulado, arrancó el carbono del dióxido de carbono, dejando atrás oxígeno molecular libre. La luz ultravioleta también rompió moléculas de vapor de agua, liberando átomos de oxígeno individuales. Las atmósferas crearon oxígeno, pero sin vida.

"A estos biomarcadores falsos positivos los llamamos ", Dijo France." Se puede producir oxígeno en un planeta similar a la Tierra a través de la fotoquímica solamente ".

Los bajos niveles de oxígeno de la Tierra sin vida fueron una especie de casualidad, gracias, en parte, a nuestra interacción con nuestro Sol. Los sistemas de exoplanetas con diferentes estrellas pueden ser diferentes. "Si pensamos que entendemos la atmósfera de un planeta pero no entendemos la estrella que orbita, probablemente vamos a hacer las cosas mal, "Dijo Francia.

Para conocer un planeta, Estudia su estrella

France y su equipo diseñaron SISTINE para comprender mejor las estrellas anfitrionas y sus efectos en las atmósferas de exoplanetas. Abreviatura de espectrógrafo de imágenes suborbitales para la irradiancia de la región de transición de estrellas anfitrionas de exoplanetas cercanos, SISTINE mide la radiación de alta energía de estas estrellas. Con conocimiento sobre los espectros de las estrellas anfitrionas, los científicos pueden distinguir mejor los biomarcadores verdaderos de los falsos positivos en sus planetas en órbita.

Para realizar estas medidas, SISTINE usa un espectrógrafo, un instrumento que separa la luz en sus partes componentes.

"Los espectros son como huellas dactilares, "dijo Jane Rigby, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quién usa la metodología. "Así es como averiguamos de qué están hechas las cosas, tanto en nuestro planeta como cuando miramos hacia el universo ".

SISTINE mide espectros en longitudes de onda de 100 a 160 nanómetros, una gama de luz ultravioleta lejana que, entre otras cosas, puede crear oxígeno, posiblemente generando un falso positivo. La salida de luz en este rango varía con la masa de la estrella, lo que significa que las estrellas de diferentes masas casi seguramente diferirán de nuestro Sol.

SISTINE también puede medir llamaradas, o brillantes explosiones estelares, que liberan dosis intensas de luz ultravioleta lejana a la vez. Las llamaradas frecuentes podrían convertir un entorno habitable en uno letal.

La misión SISTINE volará en un cohete con sonda Black Brant IX. Los cohetes sonoros se acortan, vuelos dirigidos al espacio antes de volver a la Tierra; El vuelo de SISTINE le da unos cinco minutos de tiempo de observación. Aunque breve, SISTINE puede ver estrellas en longitudes de onda inaccesibles para observatorios como el telescopio espacial Hubble.

Están programados dos lanzamientos. El primero, de White Sands en agosto, calibrará el instrumento. SISTINE volará a 174 millas sobre la superficie de la Tierra para observar NGC 6826, una nube de gas que rodea una estrella enana blanca ubicada aproximadamente a 2, 000 años luz de distancia en la constelación de Cygnus. NGC 6826 es brillante a la luz ultravioleta y muestra líneas espectrales nítidas, un objetivo claro para verificar su equipo.

Después de la calibración, el segundo lanzamiento seguirá en 2020 desde el Centro Espacial de Arnhem en Nhulunbuy, Australia. Allí observarán los espectros UV de Alpha Centauri A y B, las dos estrellas más grandes del sistema Alpha Centauri de tres estrellas. A 4,37 años luz de distancia, estas estrellas son nuestros vecinos estelares más cercanos y los principales objetivos para las observaciones de exoplanetas. (El sistema es el hogar de Proxima Centauri B, el exoplaneta más cercano a la Tierra).

Probando nueva tecnología

Tanto las observaciones de SISTINE como la tecnología utilizada para adquirirlas están diseñadas con misiones futuras en mente.

Uno es el telescopio espacial James Webb de la NASA, actualmente programado para su lanzamiento en 2021. El observatorio del espacio profundo verá luz visible en el infrarrojo medio, útil para detectar exoplanetas que orbitan alrededor de enanas M. Las observaciones de SISTINE pueden ayudar a los científicos a comprender la luz de estas estrellas en longitudes de onda que Webb no puede ver.

SISTINE también lleva nuevas placas detectoras de UV y nuevos revestimientos ópticos en sus espejos, diseñado para ayudarlos a reflejar mejor en lugar de absorber la luz ultravioleta extrema. Volar esta tecnología en SISTINE ayuda a probarlos para los futuros grandes telescopios espaciales UV / ópticos de la NASA.

Capturando espectros estelares y tecnología avanzada para misiones futuras, SISTINE vincula lo que sabemos con lo que aún tenemos que aprender. Ahí es cuando comienza el verdadero trabajo. "Nuestro trabajo como astrónomos es juntar esos diferentes conjuntos de datos para contar una historia completa, "Dijo Rigby.