Sabemos que hay miles de exoplanetas y muchos millones más esperando a ser descubiertos. Pero la gran mayoría de los exoplanetas son sencillamente inhabitables.

Para los pocos que podrían ser habitables, sólo podemos determinar si son habitables examinando su atmósfera. VIDA, la Gran interferómetro para exoplanetaspoder ayudar.

La búsqueda de biofirmas en exoplanetas potencialmente habitables se está intensificando. El JWST ha logrado recopilar algunos espectros atmosféricos de atmósferas de exoplanetas, pero tiene muchas otras tareas que realizar y la observación del clima tiene una gran demanda. Un telescopio espacial planificado llamado LIFE se dedica a buscar firmas biológicas de exoplanetas y recientemente los investigadores lo hicieron probar: ¿puede detectar firmas biológicas de la Tierra?

Como interferómetro, LIFE se compone de cinco telescopios separados que trabajarán al unísono para ampliar el tamaño útil del telescopio. LIFE es desarrollado por ETH Zurich (Instituto Federal de Tecnología de Zurich) en Suiza. LIFE observará en el infrarrojo medio, donde se encuentran las líneas espectrales de los importantes bioindicadores químicos ozono, metano y óxido nitroso.

LIFE estará ubicado en Lagrange Point 2, aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros (1 millón de millas) de distancia, donde también se encuentra el JWST. Desde allí, observará una lista de objetivos de exoplanetas con la esperanza de encontrar firmas biológicas.

«Nuestro objetivo es detectar compuestos químicos en el espectro luminoso que sugieran vida en exoplanetas», explica Sascha Quanz, profesor de exoplanetas y habitabilidad en ETH Zurich, que lidera la iniciativa LIFE.

LIFE es todavía sólo un concepto y los investigadores querían probar su funcionamiento. Como aún no se ha construido, un equipo de investigadores utilizó la atmósfera terrestre como prueba.

Trataron a la Tierra como si fuera un exoplaneta y probaron los métodos de LIFE contra el espectro atmosférico conocido de la Tierra en diferentes condiciones. Utilizaron una herramienta llamada LIFEsim para trabajar con los datos. Los investigadores suelen utilizar datos simulados para probar las capacidades de la misión, pero en este caso utilizaron datos reales.

Sus resultados se publican en La revista astronómica.. La investigación se titula “Gran interferómetro para exoplanetas (LIFE). XII. La detectabilidad de las biofirmas de Capstone en el infrarrojo medio: olfateo de gas de la risa exoplanetario y halógenos metilados.“El autor principal es el Dr. Daniel Angerhausen, astrofísico y astrobiólogo de la ETH Zurich.

En un escenario del mundo real, la Tierra sería sólo un punto distante, casi imposible de discernir. Todo lo que LIFE vería sería el espectro atmosférico del planeta, que cambiaría con el tiempo dependiendo de las vistas capturadas por el telescopio y, lo que es más importante, del tiempo que lo observara.

Estos espectros se recopilarían a lo largo del tiempo, lo que lleva a una pregunta importante: ¿Cómo afectarían la geometría observacional y las variaciones estacionales a las observaciones de LIFE?

Afortunadamente para el equipo de investigación, tenemos muchas observaciones de la Tierra con las que trabajar. Los investigadores trabajaron con tres geometrías de observación diferentes: dos vistas desde los polos y una desde la región ecuatorial. Desde estas tres perspectivas, trabajaron con datos atmosféricos de enero y julio, que representan las mayores variaciones estacionales.

Aunque las atmósferas planetarias pueden ser extremadamente complejas, los astrobiólogos se centran en ciertos aspectos para revelar el potencial de un planeta para sustentar vida. Los productos químicos N son de particular interés.₂O, CH₃Cl y CH₃Br (óxido nitroso, clorometano y bromometano), todos los cuales pueden producirse de forma biogénica.

Utilizamos un conjunto de escenarios derivados de modelos cinéticos químicos que simulan la respuesta atmosférica a varios niveles de producción de N biogénico.₂O, CH₃Cl y CH₃Br a O₂«Atmósferas ricas en planetas terrestres para producir modelos avanzados para nuestro software de simulación de observación LIFEsim», escriben los autores.

Los investigadores querían saber en particular si LIFE sería capaz de detectar CO₂, agua, ozono y metano en el planeta Tierra a unos 30 años luz de distancia. Estos son signos de un mundo templado adecuado para la vida (en particular, el ozono y el metano, que son producidos por la vida en la Tierra), por lo que si LIFE puede detectar la química biológica en la Tierra de esta manera, también puede detectarla en otros mundos.

LIFE pudo detectar CO₂, agua, ozono y metano en la Tierra. También detectó algunas condiciones superficiales que indicaban agua líquida. Curiosamente, los resultados de LIFE no dependen del ángulo desde el que se mira la Tierra. Esto es importante porque no sabemos desde qué ángulos observará LIFE los exoplanetas.

Las fluctuaciones estacionales son el otro problema y no fueron tan fáciles de observar. Pero, afortunadamente, parece que esto no es un factor limitante. «Aunque la estacionalidad atmosférica no es fácil de observar, nuestro estudio demuestra que las misiones espaciales de próxima generación pueden evaluar si los exoplanetas terrestres templados cercanos son habitables o incluso habitados», dijo Quanz.

Sin embargo, no basta con detectar las sustancias químicas deseadas. El elemento crítico es el tiempo que lleva. Construir un interferómetro espacial que pudiera detectar estas sustancias químicas, pero llevaría demasiado tiempo, no sería práctico ni eficiente.

«Utilizamos los resultados para inferir los tiempos de observación necesarios para detectar estos escenarios y aplicarlos para definir los requisitos científicos de la misión», escribe el equipo de investigación en su artículo.

Para ofrecer una imagen más amplia de los tiempos de observación de LIFE, los investigadores desarrollaron una lista de objetivos. Crearon una «… distribución de distancia de planetas HZ con radios entre 0,5 y 1,5 radios terrestres alrededor de estrellas de tipo M y FGK dentro del 20% del Sol que son detectables con LIFE». Los datos sobre estos objetivos provienen de la NASA y otras investigaciones previas.

Los resultados muestran que para algunos objetivos sólo se necesitan unos pocos días, mientras que para otros podría llevar hasta 100 días detectar abundancias relevantes.

Los que el equipo llama “objetivos dorados” son los más fáciles de observar. Los planetas de Próxima Centauri son un ejemplo de este tipo de objetivo. Para estos planetas sólo son necesarios unos pocos días de observación. Se necesitarán unos diez días de observaciones con LIFE para observar «algunos escenarios estándar, como planetas terrestres templados con alrededor del cinco por ciento de estrellas M», escriben los investigadores.

Los casos más difíciles que aún se pueden lograr son los de exoplanetas gemelos de la Tierra situados a unos 5 pársecs de distancia. Según los resultados, LIFE necesita entre 50 y 100 días de observación para detectar biofirmas.

LIFE sigue siendo sólo una misión potencial en esta etapa. Esta no es la primera misión propuesta que se centraría únicamente en la habitabilidad de exoplanetas. En 2023, la NASA propuso el Observatorio de los mundos habitables (HWO). Su objetivo es obtener imágenes directas de al menos 25 mundos potencialmente habitables y luego buscar biofirmas en sus atmósferas.

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Pero según los autores, sus resultados muestran que LIFE es la mejor opción.

«Si hay sistemas estelares exoplanetarios de tipo tardío en la vecindad solar con planetas que exhiben biosferas globales productoras de N₂O y CH₃X, LIFE será la futura misión más adecuada para buscarlos sistemáticamente y posiblemente detectarlos”, concluyen.

Este artículo fue publicado originalmente por El universo hoy. Léelo artículo original.