Cómo ayuda un eclipse a buscar vida extraterrestre

El color rojizo de la Luna durante el eclipse lunar del pasado mes de diciembre fue causado por la luz solar que se filtró a través de la atmósfera terrestre. Es lo que los astrónomos observan cuando los planetas distantes pasan por delante de sus propias estrellas.

Luna rojiza durante el eclipse lunar del 21 de
diciembre de 2010. Crédito: Hernán Stockebrand

El eclipse lunar del día 21 de diciembre, tuvo una duración de unas tres horas y media, con la Luna cayendo en las profundidades de la sombra de la Tierra durante alrededor de una hora y doce minutos.
A medida que la Tierra se deslizaba entre el Sol y la Luna, cambiando el tono de la superficie lunar de blanco a rojizo y viceversa, estabas observando el efecto que la atmósfera terrestre está teniendo sobre el color de la luz solar que pasa a través de ella. Pero la atmósfera está haciendo otra cosa. Está marcando los rayos del Sol con las huellas químicas de los gases que hay en la atmósfera.
Durante los últimos dos años, dos equipos de astrónomos han estado utilizando este efecto para comprender cómo se vería la Tierra si fuera un distante planeta extrasolar que orbita otra estrella. Al analizar la luz reflejada por la Luna durante un eclipse lunar -la luz que ha pasado a través de la atmósfera de la Tierra-, ellos han detectado los gases en la atmósfera que indican la presencia de vida orgánica en el planeta.
Si los primeros pasos de los equipos son los correctos, las técnicas que se están desarrollando pueden ser capaces de detectar indicios de vida orgánica impresos en la atmósfera de un planeta extrasolar -al menos para planetas rocosos de masa terrestre orbitando estrellas relativamente cerca del Sistema Solar- con grandes telescopios terrestres.
"Es un experimento interesante, uno de los pocos que he visto que yo quisiera haber pensado", dice Sara Seager, física del Instituto Tecnológico de Massachusetts que estudia exoplanetas y sus ambientes, y que no participó en ninguno de los proyectos.
"La Tierra es nuestro mejor laboratorio; es el único planeta que conocemos con vida", dice. "Así que realmente queremos entender qué aspecto tendría la Tierra como un exoplaneta lejano".
De especial interés son los planetas cuyas órbitas los llevan delante de sus estrellas madre vistos desde la Tierra, llamados planetas en tránsito.
Estos son los tipos de planetas extrasolares que están cazando la nave espacial Kepler de la NASA y la nave espacial CoRoT la Agencia Espacial Francesa.
Kepler, en particular, está buscando planetas de masa terrestre en las llamadas zonas habitables de más de 150.000 estrellas. Estas son regiones del espacio lo suficientemente cercanas a una estrella para que el agua líquida pueda ser estable en la superficie de un planeta que orbita a esa distancia.
Huella química
A medida que un planeta en tránsito pasa por delante de su estrella, la luz estelar pasa a través de la atmósfera del planeta, recogiendo las huellas espectrales de los átomos y las moléculas y llevando las huellas con ella mientras la luz estelar sigue viajando.
Para un equipo liderado por el astrónomo Enric Palle, con el Instituto de Astrofísica de Canarias, en Tenerife, la pregunta era: ¿Qué aspecto tendría la atmósfera de la Tierra para astrónomos distantes observando al planeta transitando el Sol?
Como el equipo no podía viajar lo suficientemente lejos para observar la Tierra como un planeta en tránsito, los investigadores se apoyaron en un eclipse lunar total en agosto de 2008, como reemplazo.
Desde la perspectiva de la Luna durante un eclipse lunar, la Tierra es un planeta en tránsito que bloquea la luz directa del Sol que de otra manera haría brillar a la Luna. Un observador en la Luna vería un disco oscuro rodeado por una banda fina y brillante similar a una puesta de sol.
El Dr. Palle y sus colegas postularon que esta luz, que es reflejada de vuelta a la Tierra desde la superficie de la Luna, llevaría las huellas espectrales de las moléculas de la atmósfera de la Tierra.
La última vez que los astrónomos trataron de captar los gases en la atmósfera de la Tierra desde el brillo de la Tierra durante un eclipse hace casi un siglo, la tecnología no estaba a la altura.
En esta ocasión, el equipo de Palle utilizó espectrómetros en dos telescopios en diferentes lugares del mundo; uno para mediciones de luz visible y otro para mediciones en el infrarrojo cercano. El equipo fue capaz de detectar las huellas de dióxido de carbono, agua, metano, ozono y oxígeno molecular en la luz solar crepuscular que la Luna reflejó.
Evidencia irrefutable
Esa es una combinación de gases que los exobiólogos dicen representaría una prueba irrefutable en la búsqueda de planetas extrasolares que es probable que alberguen vida.
Los resultados, publicados en la revista Nature en noviembre de 2009, eran alentadores. Pero, aunque los resultados le dieron al equipo un sentido de lo que contenía la atmósfera de la Tierra, no había mucho que decir acerca de los detalles con respecto a la abundancia de estos gases.
Ahí es donde un equipo dirigido por Alfred Vidal-Madjar con el Instituto de Astrofísica de París reanuda la historia. El equipo observó el mismo eclipse lunar, pero con un espectrógrafo que no sólo registró las huellas químicas con más detalle que los instrumentos del primer equipo. También pudo determinar con exactitud la abundancia de los gases.
Esta capacidad de medir la luz de forma simultánea desde diferentes áreas de brillo a medida que la sombra de la Tierra avanzó en su camino a través de la superficie lunar, le dio al equipo información adicional que permitió a los científicos estimar también el espesor de la atmósfera.
"Estamos seguros que la información cuantitativa sobre las atmósferas extrasolares será alcanzada" cuando una nueva generación de grandes telescopios terrestres comience a operar equipados con espectrómetros de diseño similar a los que ellos usaron, escribieron los investigadores cuando presentaron los resultados en noviembre en la revista Astronomy and Astrophysics.
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