La búsqueda de vida más allá de la Tierra está impulsando una oleada de creatividad e innovación. Después de la fiebre del oro del descubrimiento de exoplanetas en las últimas dos décadas, es hora de abordar el siguiente paso: determinar cuáles de los exoplanetas conocidos son candidatos adecuados para la vida.
Los científicos de la NASA y dos universidades presentaron nuevos resultados dedicados a esta tarea en campos que abarcan astrofísica, ciencias de la Tierra, heliofísica y ciencia planetaria, demostrando cómo un enfoque interdisciplinario es esencial para encontrar vida en otros mundos, en la reunión de otoñode la Unión Geofísica Americana el 13 de diciembre de 2017, en Nueva Orleans, Louisiana.
"La propiedad inmobiliaria potencialmente habitable en el universo se ha expandido enormemente", dijo Giada Arney, astrobióloga del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Ahora sabemos de miles de exoplanetas, pero lo que sabemos sobre ellos es limitado.porque aún no podemos verlos directamente "
Actualmente, los científicos dependen principalmente de métodos indirectos para identificar y estudiar exoplanetas; dichos métodos pueden decirles si un planeta es similar a la Tierra o qué tan cerca está de su estrella madre. Pero esto aún no es suficiente para decir si un planetaes verdaderamente habitable o adecuado para la vida; para esto, los científicos deben ser capaces de observar exoplanetas directamente.
Los diseños de instrumentos y misiones de imágenes directas están en marcha, pero mientras tanto, explicó Arney, los científicos están progresando con las herramientas que ya están a su disposición. Están construyendo modelos computacionales para simular cómo podrían verse los planetas habitables y cómo interactuarían con ellos.sus estrellas progenitoras. Para validar sus modelos, están buscando planetas dentro de nuestro propio sistema solar, como análogos de los exoplanetas que algún día podemos descubrir. Esto, por supuesto, incluye la Tierra misma, el planeta que mejor conocemos, y el únicouno que conocemos pero que es habitable.
"En nuestra búsqueda de vida en otros mundos, es importante que los científicos consideren los exoplanetas desde un sentido holístico, es decir, desde la perspectiva de múltiples disciplinas", dijo Arney. "Necesitamos estos estudios multidisciplinarios para examinarexoplanetas como los mundos complejos formados por múltiples procesos astrofísicos, planetarios y estelares, en lugar de solo puntos distantes en el cielo ".
Estudiando la Tierra como un exoplaneta
Cuando los humanos comienzan a recolectar las primeras imágenes directas de exoplanetas, incluso la imagen más cercana aparecerá como un puñado de píxeles. ¿Qué podemos aprender sobre la vida planetaria con solo unos pocos píxeles?
Stephen Kane, un experto en exoplanetas de la Universidad de California, Riverside, ha encontrado una forma de responder esa pregunta utilizando la Cámara de Imagen Policromática Terrestre de la NASA a bordo del Observatorio del Espacio Profundo del Clima de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, o DSCOVR. Kane explicó queél y sus colegas toman imágenes de alta resolución de DSCOVR, generalmente utilizadas para documentar los patrones climáticos globales de la Tierra y otros eventos relacionados con el clima, y las degradan a imágenes de solo unos pocos píxeles de tamaño. Kane ejecuta las imágenes de DSCOVR a través de un filtro de ruidoque intenta simular la interferencia esperada de una misión de exoplaneta.
"De solo un puñado de píxeles, tratamos de extraer la mayor cantidad de información posible sobre la Tierra", dijo Kane. "Si podemos hacerlo con precisión para la Tierra, podemos hacerlo para los planetas alrededor de otras estrellas"."
DSCOVR toma una imagen cada media hora y ha estado en órbita durante dos años. Sus más de 30,000 imágenes son, con mucho, el registro continuo más largo de observaciones de disco completo desde el espacio existente. Al observar cómo cambia el brillo de la Tierra cuando mayormenteLa tierra está a la vista en comparación con la mayoría del agua, Kane ha podido realizar ingeniería inversa en el albedo, la oblicuidad, la velocidad de rotación e incluso la variación estacional de la Tierra, algo que aún no se ha medido directamente para los exoplanetas, todo lo cual podría influir en el planeta.capacidad de soportar la vida.
en busca de otros lugares
De la misma forma en que los científicos usan la Tierra como un estudio de caso para planetas habitables, también usan planetas dentro del sistema solar, y por lo tanto planetas con los que están más familiarizados, como estudios de lo que hace que los planetas sean inhabitables.
Kane también estudia el planeta hermano de la Tierra, Venus, donde la superficie es de 850 grados Fahrenheit y la atmósfera, llena de ácido sulfúrico, se atasca en la superficie con 90 veces la presión de la Tierra. Dado que la Tierra y Venus están tan cercatamaño y, sin embargo, tan diferente en términos de sus perspectivas de habitabilidad, está interesado en desarrollar métodos para distinguir los análogos de la Tierra y Venus en otros sistemas planetarios, como una forma de identificar planetas terrestres potencialmente habitables.
Kane explicó que trabaja para identificar los análogos de Venus en los datos de Kepler de la NASA definiendo la "Zona de Venus", donde la insolación planetaria - cuánta luz recibe un planeta determinado de su estrella anfitriona - juega un papel clave en la erosión atmosférica yciclos de gases de efecto invernadero.
"El destino de la Tierra y Venus y sus atmósferas están vinculados entre sí", dijo Kane. "Al buscar planetas similares, estamos tratando de comprender su evolución y, en última instancia, con qué frecuencia los planetas en desarrollo terminan en un infierno similar a Venus"."
Modelado de interacciones estrella-planeta
Mientras Kane hablaba de los planetas, la científica espacial Goddard Katherine Garcia-Sage se centró en la forma en que los planetas interactúan con su estrella anfitriona. Los científicos también deben considerar cómo las cualidades de una estrella anfitriona y el entorno electromagnético de un planeta, que pueden protegerlo de las inclemenciasRadiación estelar: obstaculiza o ayuda a la habitabilidad. El campo magnético de la Tierra, por ejemplo, protege la atmósfera del fuerte viento solar, el flujo constante de material solar cargado del Sol, que puede eliminar los gases atmosféricos en un proceso llamado escape ionosférico.
Garcia-Sage describió la investigación sobre Proxima b, un exoplaneta que está a cuatro años luz de distancia y se sabe que existe dentro de la zona habitable de su estrella enana roja, Proxima Centauri. Pero solo porque está en la zona habitable - la distancia correctade una estrella donde el agua podría acumularse en la superficie de un planeta, no necesariamente significa que sea habitable.
Si bien los científicos aún no pueden determinar si Proxima b está magnetizado, pueden usar modelos computacionales para simular qué tan bien un campo magnético similar a la Tierra protegería su atmósfera en la órbita cercana del exoplaneta a Proxima Centauri, que con frecuencia produce tormentas estelares violentas.Los efectos de tales tormentas en el entorno espacial de un planeta dado se conocen colectivamente como clima espacial.
"Necesitamos entender el entorno del clima espacial de un planeta para entender si un planeta es habitable", dijo García-Sage. "Si la estrella es demasiado activa, puede poner en peligro una atmósfera, que es necesaria para proporcionar agua líquida. Pero hayuna línea fina: hay algunos indicios de que la radiación de una estrella puede producir bloques de construcción para la vida ".
Una estrella enana roja, uno de los tipos de estrellas más comunes en nuestra galaxia, como Proxima Centauri, elimina la atmósfera cuando la radiación ultravioleta extrema ioniza los gases atmosféricos, produciendo una franja de partículas cargadas eléctricamente que pueden fluir al espacio a lo largo de un sistema magnéticolíneas de campo.
Los científicos calcularon la cantidad de radiación que Proxima Centauri produce en promedio, en base a las observaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. En la órbita de Proxima b, los científicos encontraron que su planeta similar a la Tierra encontró episodios de radiación ultravioleta extrema cientos de veces mayor que la Tierrahace desde el sol.
Garcia-Sage y sus colegas diseñaron un modelo de computadora para estudiar si un planeta similar a la Tierra, con la atmósfera de la Tierra, el campo magnético y la gravedad, en la órbita de Proxima b podría retener su atmósfera. Examinaron tres factores que impulsan la ionosferaescape: radiación estelar, temperatura de la atmósfera neutra y tamaño del casquete polar, la región sobre la cual ocurre el escape.
Los científicos muestran que con las condiciones extremas que probablemente existan en Proxima b, el planeta podría perder una cantidad equivalente a la totalidad de la atmósfera de la Tierra en 100 millones de años, solo una fracción de los 4 mil millones de años de Proxima b hasta ahora. Incluso enEn el mejor de los casos, esa masa se escapa durante más de 2 mil millones de años, bien dentro de la vida del planeta.
Marte, un laboratorio para estudiar exoplanetas
Mientras García-Sage habló de planetas magnetizados, David Brain, científico planetario de la Universidad de Colorado, Boulder, habló de Marte, un planeta sin campo magnético.
"Marte es un gran laboratorio para pensar en exoplanetas", dijo Brain. "Podemos usar Marte para ayudar a restringir nuestro pensamiento sobre una variedad de exoplanetas rocosos donde todavía no tenemos observaciones".
La investigación de Brain utiliza observaciones de la misión Mars Atmosphere and Volatile Evolution, o MAVEN, de la NASA para hacer la pregunta: ¿Cómo habría evolucionado Marte si orbitara un tipo diferente de estrella? La respuesta proporciona información sobre cuán rocosos planetas, no muy diferentela nuestra, podría desarrollarse de manera diferente en diferentes situaciones.
Se cree que Marte una vez transportó agua y una atmósfera que podría haberlo hecho hospitalario para una vida similar a la Tierra. Pero Marte perdió gran parte de su atmósfera con el tiempo a través de una variedad de procesos químicos y físicos: MAVEN ha observado una pérdida atmosférica similaren el planeta desde su lanzamiento a finales de 2013.
Brain, un co-investigador de MAVEN, y sus colegas aplicaron las ideas de MAVEN a una simulación hipotética de un planeta similar a Marte que orbita una estrella de clase M, comúnmente conocida como una estrella enana roja. En esta situación imaginaria, el planetarecibe de cinco a 10 veces más radiación ultravioleta que el verdadero Marte, lo que a su vez acelera el escape atmosférico a tasas mucho más altas. Sus cálculos indican que la atmósfera del planeta podría perder de tres a cinco veces más partículas cargadas y aproximadamente de cinco a 10 vecespartículas más neutras
Tal tasa de pérdida atmosférica sugiere que orbitar en el borde de la zona habitable de una estrella tranquila de clase M, en lugar de nuestro Sol, podría acortar el período habitable para el planeta en un factor de aproximadamente cinco a 20.
"Pero no perdería la esperanza de planetas rocosos que orbitan enanos M", dijo Brain. "Elegimos el peor de los casos. Marte es un planeta pequeño y carece de un campo magnético para que el viento solar pueda despojarse de manera más efectiva"su atmósfera. También elegimos un Marte que no es geológicamente activo, por lo que no hay una fuente interna de atmósfera. Si cambias cualquier factor, ese planeta podría ser un lugar más feliz ".
Cada uno de estos estudios contribuye con una sola pieza a un rompecabezas mucho más grande: para determinar qué características debemos buscar, y debemos reconocer, en la búsqueda de un planeta que pueda soportar la vida. Juntos, tal investigación interdisciplinaria establece latrabajo preliminar para garantizar que, a medida que se desarrollen nuevas misiones para observar los exoplanetas con mayor claridad, estaremos listos para determinar si podrían albergar vida.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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