¿La Tierra se vería como un planeta habitable desde la distancia?

Imagen de la Tierra desde el LCROSS. Crédito: NASA Ames.

Aun cuando un planeta distante tenga los signos de habitabilidad (tamaño similar al de la Tierra, en la zona alrededor de su estrella en la que el agua puede ser líquida), encontrar signos de vida puede ser complicado. La tecnología actual de los telescopios se queda corta para distinguirlos.

Pero preparar las herramientas para encontrar vida desde ahora ayudará a los astrónomos en unas cuantas décadas cuando los telescopios avancen. A veces esto requiere mirar a un planeta en que ya sepamos que existe vida (es decir, la Tierra, el único que conocemos con vida hasta el momento) y pretender que lo vemos como si fuéramos extraterrestres.

Cuando vemos la Tierra desde el espacio, ¿cómo podemos saber que este planeta puede albergar vida? ¿Hay signos reveladores en nuestra atmósfera o en nuestros océanos? Estas son algunas de las preguntas que los controladores de una nave lunar quieren responder con su misión alterna. En vez de observar la Luna, el “Lunar Crater Observation and Sensing Satellite” (LCROSS) de la NASA observó por unos instantes a la Tierra.

“El LCROSS observó la Tierra y evaluó el ozono en la atmósfera y el agua líquida”, comentó Tyler Robinson, el investigador principal en el Centro de Investigación Ames de la NASA, en Mountain View, California. “También lo usamos para validar una herramienta para simular qué tan distante puede aparecer la Tierra”.

Un paper sobre la investigación, “Detection of Ocean Glint and Ozone Absorption Using LCROSS Earth Observations”, está disponible ahora en el sitio Arvix previo a la publicación y ha sido aceptado en el Astrophysical Journal.

Buscando agua

El LCROSS, que impactó en la Luna en el 2009 tal como estaba planeado, tenía como misión primaria buscar signos de agua lunar. Una década antes, la misión de la NASA Lunar Prospector encontró señales de hidrógeno en los cráteres en los polos de nuestro satélite. Los huecos están permanentemente cubiertos contra el calor del Sol.

El LCROSS continuó con estas observaciones y pagó de vuelta la inversión. Después que el cohete Centauro impactara en el cráter Cabeus, cerca del polo sur de la Luna, encontró signos de hidrógeno en medidas espectroscópicas en luz infrarroja y ultravioleta.

Cuando el LCROSS impactó la Luna, las observaciones de la NASA con la sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) y otros elementos revelaron cerca de 100 kilogramos de agua en el cráter que golpeó en el regolito, que medía alrededor de veinte metros.

La nave espacial fue sin duda exitosa encontrando (y ayudando a otras naves y sondas a encontrar) agua en la Luna ¿Pero podía también encontrar agua en nuestra Tierra rica en océanos desde la distancia? Los científicos se sintieron curiosos sobre este tema, especialmente después de ver que nuestros océanos se ven como si fueran un espejo, efecto llamado ‘glint’ (destello o reflejo, en español), cuando la Tierra aparece como una creciente desde la perspectiva de la Luna.

El LCROSS hizo tres sesiones de observación de la Tierra en el 2009. Interesantemente, la nave no fue pedida inicialmente para que mirara a la Tierra como un exoplaneta. En cambio los científicos estaban evaluando qué tan precisamente la nave estaba apuntando tras su lanzamiento, explicó la coautora y astrofísica de la NASA Kimberly Ennico-Smith. La información fue posteriormente reutilizada para modelar exoplanetas usando esta investigación.

Tres cuartas partes de la superficie del planeta son océanos. Crédito: NASA.

“Nunca sabes qué información puede darte otro par de ojos mirando”, escribió en un e-mail Ennico-Smith. “Por eso es que tener y mantener archivos es tan importante”.

Por ejemplo, encontrar un grupo hidroxilo (un tipo de agua) en la Luna viene de combinar los datos de la nave lunar india Chandryaan-1 y la nave Cassini de la NASA en su viaje a Saturno. Ambas misiones estaban usando la Luna para calibrar sus instrumentos, examinar los océanos no era el objetivo principal.

Viendo  un ‘glint’

Examinar la información reutilizada dio una sorpresa. No solamente el LCROSS vio un ‘glint’, sino que fue muy diferente a lo que se esperaban los investigadores.

“Que haya encontrado un ‘glint’ fue sorpresivo por un par de razones”, comentó Robinson. “La observación de un ‘glint’ desde la nave variaba con algunas observaciones previas que fueron hechas desde el suelo”.

Específicamente, algunos investigadores habían tratado de hacer predicciones del ‘glint’ basados en las observaciones de la Luna. Cuando miraron a la Luna fuera de su fase completa, era posible ver a la Tierra brillando tenuemente en un fenómeno llamado ‘brillo de la Tierra’, o ‘Earthshine’ en inglés.

Al comparar el brillo de la Tierra de la fase creciente de la Tierra con información de otras fases es posible obtener mediciones de qué tan importante es el ‘glint’ en las observaciones de la Tierra creciente. Estas mediciones predijeron un ‘glint’ más fuerte que lo que obtuvo el equipo de Robinson usando la información del LCROSS.

Lo que también sorprendió a los investigadores fue qué tan diferente el ‘glint’ aparecía en diferentes longitudes de onda de la luz. En ciertas longitudes de onda, el ‘glint’ dominaba la apariencia de la Tierra, mientras que en otras el efecto era más opaco, como si fuera escondido por un efecto atmosférico.

“También, la Tierra en su fase creciente, gracias al océano, puede ser el doble de brillante. Si es algo que buscas en exoplanetas, puede ser un efecto importante”, añadió Robinson.

Concepto artístico del telescopio espacial James Webb. Crédito: NASA

Diseñando futuros telescopios

Si en el curso de varias órbitas, un planeta es visto con un mayor efecto de reflexión en las fases crecientes y con uno menor en otras fases, ¿puede asumirse que el ‘glint’ de los océanos es el culpable? Robinson advierte que la respuesta no es tan sencilla.

“Puede haber otras explicaciones”, dijo. “Las nubes tienen una tendencia a reflejar mejor en las fases crecientes que en otras fases, y estudios recientes han demostrado que, bajo ciertas condiciones, las regiones polares cubiertas de hielo pueden imitar ciertos efectos ‘glint’”.

Pero puede haber otros signos de habitabilidad y vida. Una de las cosas que distinguieron desde la distancia fue el ozono, que no fue sorpresivo para los científicos, pero puede ser usado como herramienta para futuras observaciones. El ozono se distingue mejor en la luz ultravioleta, y puede ser usado como un “bio-indicador”, o signo de vida, en planetas distantes, según Robinson.

“El ozono es un indicador clave para el potencial de vida, y aparece más fuerte en las observaciones ultravioletas de la Tierra”, comentó. “Entonces, futuros telescopios pueden observar el ultravioleta para detectar más fácilmente gases con signos de vida”.

Concepto artístico del planeta Kepler-69c. Crédito: NASA.

Sin embargo, un telescopio como este puede tardarse todavía veinte años más. Mientras el telescopio espacial James Webb de la NASA será un ‘cazador de planetas’, se necesitaría un proyecto como el ‘Terrestrial Planet Finder’ (Descubridor de planetas terrestres), que canceló la NASA, para hacer un mayor progreso en la búsqueda de estos mundos, dijo Robinson. Hay unas pocas ideas diferentes para lo que debería ser el telescopio, pero un diseño propone combinar cuatro telescopios de 3.5 metros para observar parámetros tales como la temperatura y la atmósfera entre otros.

Otros importantes aspectos de las observaciones del LCROSS es que se han vuelto las bases para el diseño de nuevos telescopios. El trabajo de la NASA le permite a los investigadores recoletar información sobre qué diseños serían los mejores para ciertas características de los planetas, tales como el efecto de reflexión o el ozono que observó el LCROSS.

“Está usando herramientas actuales para predecir y entender qué podrán ver algún día los telescopios del futuro. Al estudiar la Tierra ahora, nos podemos asegurar que no ingeniaremos por accidente el telescopio del futuro y descubrir que no lo hicimos lo suficientemente fuerte”, añadió Robinson.

Más información: “Detection of Ocean Glint and Ozone Absorption Using LCROSS Earth Observations.” Tyler D. Robinson, Kimberly Ennico, Victoria S. Meadows, William Sparks, D. Ben J. Bussey, Edward W. Schwieterman, Jonathan Breiner. arXiv:1405.4557 [astro-ph.EP]. DOI: 10.1088/0004-637X/787/2/171

Fuente: Phys.org