Observando un eclipse para ayudar en la búsqueda de vida extraterrestre

La “canica azul”. Fotografía de la Tierra tomada desde el Apollo 17. Crédito: NASA.

Una sonda extraterrestre que se encuentre en una órbita satelital cerca de la Tierra sería capaz de ver las luces de las ciudades y la contaminación de nuestra atmósfera. Pero, ¿y si buscara signos de vida en la Tierra desde más lejos?

Esta pregunta es relevante para la búsqueda de otras Tierras fuera del Sistema Solar. El Telescopio Espacial Kepler de NASA es parte de una flota de telescopios y naves que buscan planetas rocosos similares al nuestro. Una vez que se determina el tamaño y ubicación de estos mundos, el siguiente paso es examinar la composición química de sus atmósferas.

Desde la distancia, los mundos similares a la Tierra aparecen como diminutos puntos de luz, lo que hace que sea difícil imaginar que alguna vez podamos descubrir mucho acerca de ellos. Lo mejor que podemos hacer con la tecnología de los telescopios en este momento es examinar algunos componentes atmosféricos de los mundos que son más grandes que Júpiter. Sin embargo, eso no quiere decir que debamos descartar la posibilidad de alguna vez encontrar un planeta similar en tamaño al nuestro y poder determinar su composición, dicen los investigadores. Los telescopios se están haciendo cada vez más poderosos.

“Estamos intentando pensar sobre cómo usar las observaciones de la Tierra misma para comprender los tipos de cosas que seremos capaces de hacer en el futuro con, posiblemente, la siguiente generación de telescopios”, dijo Robert Fosbury, astrónomo emérito en el Observatorio Europeo Austral (ESO) quien participó en la investigación.

Fosbury y el investigador principal Fei Yan, astrónomo en ESO y la Universidad de la Academia China de Ciencias, examinaron la sombra de la Tierra durante un eclipse lunar. Aunque no hay instalaciones en ESO que se dediquen a la astrobiología, Fosbury dijo que los investigadores están pensando detenidamente acerca de las implicaciones para la vida más allá de la Tierra.

Observando la sombra

Las observaciones tuvieron lugar durante un eclipse lunar total ocurrido el 10 de diciembre de 2011. Un eclipse lunar sucede cuando la Tierra se mueve entre la Luna y el Sol, y es visible desde cualquier lugar donde el cielo esté oscuro y despejado con la Luna sobre el horizonte.

Un eclipse lunar es más fácil de observar que un eclipse solar total, que ocurre cuando la Luna pasa entre la Tierra y el Sol. Durante un eclipse solar, la sombra de la Luna es tan pequeña que crea unos pocos minutos de totalidad y una pequeña “trayectoria” de la sombra visible desde la superficie de la Tierra.

En este estudio, los investigadores hicieron observaciones con el High Resolution Spectrograph montado en un telescopio de 2,16 metros en Xinglong Station, China, y centraron el telescopio cerca del cráter Tycho de la Luna debido a que es donde el satélite tiene una reflectividad mayor.

Los investigadores esperaban aprender más acerca del espectro de la Tierra, que se muestra en el reflejo de la Luna. Un espectro es la franja de colores que componen la luz visible, y más fácil de reconocer en la forma de un arcoiris. Ciertos elementos emiten preferentemente ciertas longitudes de onda de la luz y absorben otras. Al usar un espectrógrafo para examinar otro planeta, por ejemplo, puedes ver qué átomos o moléculas están presentes en su atmósfera o superficie.

Observar la luz de la Tierra reflejada por la Luna es similar a ver un exoplaneta transitando por el frente de su estrella madre, dijeron los astrónomos. En ambos casos, hallar las moléculas que absorben luz en la atmósfera es un proceso de sustracción. En el caso de un exoplaneta, los astrónomos comparan la absorción molecular en la luz estelar durante y después del tránsito. En el caso de la Luna, los astrónomos compararon los elementos que se encuentran en la sombra de la Tierra, y cuando la Luna estaba un poco lejos de la sombra.

Durante el eclipse, el equipo científico tomó el espectro cuando la Luna estaba en la sombra (umbra) de la Tierra. La Luna se vuelve roja durante este momento debido a que la mayor parte de la luz que ves es una refracción de la luz solar a través de la atmósfera de la Tierra (es como ver todos los amaneceres y puestas de sol de la Tierra al mismo tiempo). Los científicos también compararon el espectro de la Luna cuando estaba completamente fuera de la sombra.

Agua y contaminación

Después de sustraer algunos efectos generados por la atmósfera local, los investigadores examinaron el espectro de colores para ver qué moléculas eran visibles. Aparecieron algunas sorpresas.

Por ejemplo, no vieron tanto vapor de agua en la huella como sí lo encontraron los observadores en un estudio de un eclipse de 2009 que fue visible en gran parte del hemisferio norte.

En el nuevo estudio se concluyó que la ausencia de vapor de agua se debió a que el “camino” del tránsito de 2011 en la atmósfera de la Tierra incluyó la Antártida, donde se presume que gran parte del agua se congela y desaparece de la atmósfera.

Otra sorpresa fue la abundancia del dióxido de nitrógeno. Normalmente el dióxido de nitrógeno es considerado como un contaminante producido por las actividades humanas. Sin embargo, la Antártida, es un lugar bastante desolado, pero tiene un volcán.

“Descubrimos que el recorrido [del eclipse] que observamos está cerca de un volcán y este volcán puede potencialmente producir dióxido de nitrógeno”, dijo Yan.

Añadió que hay otras explicaciones posibles. En este caso, el volcán (Monte Erebus) puede no ser lo suficientemente activo para producir grandes cantidades de dióxido de nitrógeno. Una investigación más a fondo descubrió que el dióxido de nitrógeno era un bioproducto del óxido nitroso (que es producido de forma natural por los microbios) que permaneció en la atmósfera y reaccionó con el ozono, creando dióxido de nitrógeno.

“Esto fue durante la primavera, y el hielo se derrite en la primavera, y según los vulcanólogos esta fusión libera una gran cantidad de óxido nitroso”, dijo Fosbury.

La Luna ilumina el Observatorio La Silla, con el telescopio de 3,6 metros en primer plano. Crédito: ESO/H.H. Heyer.

Ozono en otros planetas

Si tuviéramos que ver la Tierra como un exoplaneta, el dióxido de nitrógeno ¿podría ser interpretado como un signo de polución, vida microbiana o de un volcán? Fosbury dijo que depende del contexto. Si el planeta tiene abundantes volcanes en su superficie, se asumiría que probablemente proviene de los volcanes. Si no fueran fácilmente visibles, sería más difícil sacar conclusiones acerca de la vida, pero sería posible.

Además, señaló que el dióxido de nitrógeno normalmente se asocia con la contaminación.

“Está sobre Los Ángeles y Pekín y todos esos lugares debido a cómo funciona la catálisis del escape [de los automóviles]”, dijo Fosbury.

Cuando buscamos una civilización extraterrestre, los compuestos químicos de la polución deberían ser incluidos en la lista de “signos” de vida, añadió.

El ozono también puede ser visible. Fosbury señaló que a latitudes más altas, en el borde de la umbra en la Luna, puedes ver azul. “Es uno de los indicadores de que hay mucho ozono”, dijo.

El ozono es también la razón de que el cielo se vea azul durante el día. (El azul del cielo durante el día se debe a un fenómeno llamado dispersión de Rayleigh, que dispersa preferentemente la luz azul del sol a través del aire.)

“En realidad, el ozono es un marcador muy conocido y muy importante para los planetas similares a la Tierra”, dijo Fosbury.

Esta investigación será muy útil cuando el futuro E-ELT de ESO y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA estén funcionando y se usen para observar exoplanetas.

El estudio “High-resolution transmission spectrum of the Earth’s atmosphere-seeing Earth as an exoplanet using a lunar eclipse” fue publicado en línea el 12 de septiembre de 2014 en International Journal of Astrobiology.

Fuente: SPACE