Aprovechando un eclipse lunar total, los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han detectado la propia marca de protector solar de la Tierra, el ozono, en nuestra atmósfera. Este método simula cómo los astrónomos y los investigadores de astrobiología buscarán evidencia de vida más allá de la Tierra mediante la observaciónpotenciales "biofirmas" en exoplanetas planetas alrededor de otras estrellas.
El Hubble no miró directamente a la Tierra. En cambio, los astrónomos usaron la Luna como un espejo para reflejar la luz solar, que había atravesado la atmósfera de la Tierra, y luego se reflejó hacia el Hubble. El uso de un telescopio espacial para las observaciones de eclipses reproduce las condiciones bajo las cualeslos futuros telescopios medirían las atmósferas de los exoplanetas en tránsito. Estas atmósferas pueden contener sustancias químicas de interés para la astrobiología, el estudio y la búsqueda de vida.
Aunque anteriormente se han realizado numerosas observaciones terrestres de este tipo, esta es la primera vez que se capturó un eclipse lunar total en longitudes de onda ultravioleta y desde un telescopio espacial. Hubble detectó la fuerte huella digital espectral del ozono, que absorbe parte de laluz solar. El ozono es importante para la vida porque es la fuente del escudo protector en la atmósfera de la Tierra.
En la Tierra, la fotosíntesis durante miles de millones de años es responsable de los altos niveles de oxígeno y la gruesa capa de ozono de nuestro planeta. Esa es una de las razones por las que los científicos piensan que el ozono o el oxígeno podrían ser un signo de vida en otro planeta, y se refieren a ellos como biofirmas.
"Encontrar ozono es importante porque es un subproducto fotoquímico del oxígeno molecular, que en sí mismo es un subproducto de la vida", explicó Allison Youngblood del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en Boulder, Colorado, investigadora principal de las observaciones del Hubble.
Aunque el ozono en la atmósfera de la Tierra se había detectado en observaciones terrestres anteriores durante los eclipses lunares, el estudio de Hubble representa la detección más fuerte de la molécula hasta la fecha porque el ozono, medido desde el espacio sin interferencia de otras sustancias químicas en la atmósfera de la Tierra,- absorbe la luz ultravioleta con tanta fuerza.
Hubble registró ozono absorbiendo parte de la radiación ultravioleta del Sol que pasó a través del borde de la atmósfera de la Tierra durante un eclipse lunar que ocurrió del 20 al 21 de enero de 2019. Varios otros telescopios terrestres también realizaron observaciones espectroscópicas en otras longitudes de onda durante el eclipse, buscando más ingredientes atmosféricos de la Tierra, como oxígeno y metano.
"Uno de los principales objetivos de la NASA es identificar los planetas que podrían sustentar la vida", dijo Youngblood. "Pero, ¿cómo sabríamos un planeta habitable o deshabitado si viéramos uno? ¿Cómo se verían con las técnicas que los astrónomos tienen ensu disposición para caracterizar las atmósferas de los exoplanetas? Por eso es importante desarrollar modelos del espectro de la Tierra como plantilla para categorizar atmósferas en planetas extrasolares ".
Su artículo está disponible en línea en El diario astronómico .
Olfatear atmósferas planetarias
Las atmósferas de algunos planetas extrasolares se pueden probar si el mundo extraterrestre pasa por la cara de su estrella madre, un evento llamado tránsito. Durante un tránsito, la luz de las estrellas se filtra a través de la atmósfera del exoplaneta retroiluminada. Si se ve de cerca, ella silueta se vería como si tuviera un "halo" delgado y brillante a su alrededor causado por la atmósfera iluminada, tal como lo hace la Tierra cuando se ve desde el espacio.
Las sustancias químicas en la atmósfera dejan su firma reveladora al filtrar ciertos colores de la luz de las estrellas. Los astrónomos que utilizaron el Hubble fueron pioneros en esta técnica para sondear exoplanetas. Esto es particularmente notable porque los planetas extrasolares aún no se habían descubierto cuando se lanzó el Hubble en 1990 y el observatorio espacialno fue diseñado inicialmente para tales experimentos.
Hasta ahora, los astrónomos han usado el Hubble para observar las atmósferas de planetas gigantes gaseosos y supertierras planetas con varias veces la masa de la Tierra que transitan por sus estrellas. Pero los planetas terrestres del tamaño de la Tierra son objetos mucho más pequeños y sus atmósferas son más delgadas., como la piel de una manzana. Por lo tanto, sacar estas firmas de exoplanetas del tamaño de la Tierra será mucho más difícil.
Es por eso que los investigadores necesitarán telescopios espaciales mucho más grandes que el Hubble para recolectar la débil luz de las estrellas que pasa a través de las atmósferas de estos pequeños planetas durante un tránsito. Estos telescopios necesitarán observar planetas durante un período más largo, muchas docenas de horas, para construir unaseñal fuerte.
Para prepararse para estos telescopios más grandes, los astrónomos decidieron realizar experimentos en un planeta terrestre habitado mucho más cercano y conocido: la Tierra. La alineación perfecta de nuestro planeta con el Sol y la Luna durante un eclipse lunar total imita la geometría de un planeta terrestre en tránsitoestrella.
Pero las observaciones también fueron un desafío porque la Luna es muy brillante y su superficie no es un reflector perfecto porque está moteada con áreas brillantes y oscuras. La Luna también está tan cerca de la Tierra que Hubble tuvo que tratar de mantener una constanteojo en una región seleccionada, a pesar del movimiento de la Luna en relación con el observatorio espacial. Por lo tanto, el equipo de Youngblood tuvo que tener en cuenta la deriva de la Luna en su análisis.
¿Dónde hay ozono, hay vida?
Encontrar ozono en los cielos de un planeta extrasolar terrestre no garantiza que exista vida en la superficie. "Necesitarías otras firmas espectrales además del ozono para concluir que había vida en el planeta, y estas firmas no necesariamente se pueden veren luz ultravioleta ", dijo Youngblood.
En la Tierra, el ozono se forma naturalmente cuando el oxígeno en la atmósfera de la Tierra se expone a fuertes concentraciones de luz ultravioleta. El ozono forma una capa alrededor de la Tierra, protegiéndola de los fuertes rayos ultravioleta.
"La fotosíntesis podría ser el metabolismo más productivo que puede evolucionar en cualquier planeta, porque es alimentado por la energía de la luz de las estrellas y utiliza elementos cósmicamente abundantes como agua y dióxido de carbono", dijo Giada Arney del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland., coautor del artículo científico. "Estos ingredientes necesarios deberían ser comunes en los planetas habitables".
La variabilidad estacional en la firma del ozono también podría indicar la producción biológica estacional de oxígeno, tal como ocurre con las estaciones de crecimiento de las plantas en la Tierra.
Pero el ozono también se puede producir sin la presencia de vida cuando el nitrógeno y el oxígeno se exponen a la luz solar. Para aumentar la confianza de que una biofirma determinada es realmente producida por la vida, los astrónomos deben buscar combinaciones de biofirmas. Se necesita una campaña de varias longitudes de onda porque cadade las muchas firmas biológicas se detectan más fácilmente en longitudes de onda específicas para esas firmas.
"Los astrónomos también tendrán que tener en cuenta la etapa de desarrollo del planeta cuando observen estrellas más jóvenes con planetas jóvenes. Si quisieran detectar oxígeno u ozono de un planeta similar a la Tierra primitiva, cuando había menos oxígeno en nuestraatmósfera, las características espectrales en la luz óptica e infrarroja no son lo suficientemente fuertes ", explicó Arney." Creemos que la Tierra tenía bajas concentraciones de ozono antes del período geológico medio del Proterozoico hace aproximadamente entre 2000 y 700 millones de años cuando la fotosíntesis contribuyóa la acumulación de oxígeno y ozono en la atmósfera a los niveles que vemos hoy. Pero debido a que la firma de la luz ultravioleta de las características del ozono es muy fuerte, tendría la esperanza de detectar pequeñas cantidades de ozono. Por lo tanto, el ultravioleta puede ser ella mejor longitud de onda para detectar vida fotosintética en exoplanetas con poco oxígeno ".
La NASA tiene un próximo observatorio llamado Telescopio Espacial James Webb que podría realizar tipos similares de mediciones en luz infrarroja, con el potencial de detectar metano y oxígeno en atmósferas de exoplanetas. Actualmente, Webb está programado para su lanzamiento en 2021.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=OHbiPO8bAts&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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