JWST ha demostrado que puede detectar las huellas dactilares de la vida en exoplanetas

componentes de la vida repartidos por todo el universo. Si bien la Tierra es el único lugar conocido en el universo donde existe vida, el descubrimiento de vida extraterrestre es El objetivo principal De astronomía moderna Y el ciencia planetaria.

Somos dos eruditos que estudiamos planetas exteriores Y el astrobiología. Gracias en gran parte a los telescopios de próxima generación como James Webb, los investigadores como nosotros pronto podrán medir la composición química de las atmósferas de los planetas alrededor de otras estrellas. Con suerte, uno o más de estos planetas tendrán una huella química para la vida.

Hay varios exoplanetas conocidos en zonas habitables, órbitas no demasiado cercanas a una estrella de agua hirviendo pero no lejos de un planeta congelado, que se muestran en verde tanto para el sistema solar como para el sistema estelar Kepler-186 con sus planetas etiquetados b, c, d. , e, Y el. Crédito de la imagen: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/Wikimedia Commons

Planetas exteriores habitables

vida Puede existir en el sistema solar. Donde hay agua líquida, como los acuíferos en Marte o en los océanos de Europa, la luna de Júpiter. Sin embargo, la búsqueda de vida en estos lugares es muy difícil, ya que es difícil llegar y detectar vida requiere enviar una sonda para devolver las muestras físicas.

Muchos astrónomos creen que hay un archivo Buena posibilidad de vida en planetas que orbitan otras estrellasY este podría ser el lugar La vida se encontrará primero.

Cálculos teóricos indican que hay algo cercano 300 millones de planetas potencialmente habitables En la Vía Láctea solo y Muchos planetas habitables del tamaño de la Tierra Dentro de solo 30 años luz de la Tierra, esencialmente los vecinos de la humanidad en la galaxia. Hasta ahora, los astrónomos Descubre más de 5.000 exoplanetasincluidos cientos de potencialmente habitables, utilizando métodos indirectos que mide cómo un planeta afecta a su estrella cercana. Estas medidas pueden proporcionar a los astrónomos información sobre la masa y el tamaño de un exoplaneta, pero no más que eso.

Cada material absorbe ciertas longitudes de onda de luz, como se muestra en este diagrama que muestra las longitudes de onda de luz que absorben fácilmente los diferentes tipos de clorofila. Crédito de la imagen: Daniele Puglisi/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Buscando firmas bio

Para descubrir vida en un planeta distante, los astrobiólogos estudiarán la luz de las estrellas existentes Interactuar con la superficie o la atmósfera del planeta.. Si la atmósfera o la superficie son transformadas por la vida, la luz puede llevar una pista llamada ‘biofirma’.

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Durante la primera mitad de su existencia, la Tierra tenía una atmósfera desprovista de oxígeno, aunque albergaba vida simple unicelular. La huella vital de la Tierra fue muy débil durante esta era temprana. Eso cambió de repente Hace 2.400 millones de años Cuando evolucionó una nueva familia de algas. Las algas utilizaron la fotosíntesis que produce oxígeno libre, oxígeno que no está químicamente unido a ningún otro elemento. A partir de ese momento, la atmósfera llena de oxígeno de la Tierra dejó una huella vital fuerte y fácilmente detectable en la luz que la atravesaba.

Cuando la luz rebota en la superficie de un material o pasa a través de un gas, es más probable que ciertas longitudes de onda queden atrapadas en el gas o en la superficie del material que otras. Este ajuste selectivo de las longitudes de onda de la luz es la razón de los diferentes colores de los objetos. Las hojas son verdes porque la clorofila es particularmente buena para absorber la luz en las longitudes de onda rojas y azules. Cuando la luz incide en el papel, las longitudes de onda rojas y azules se absorben, y la mayoría de las veces la luz verde rebota en los ojos.

El patrón de luz perdida está determinado por la composición específica del material con el que interactúa la luz. Por esta razón, los astrónomos pueden aprender algo sobre la composición de la atmósfera o la superficie de un exoplaneta al medir el color específico de la luz que proviene de un planeta.

Este método se puede utilizar para identificar la presencia de ciertos gases atmosféricos asociados con la vida, como el oxígeno o el metano, porque estos gases dejan señales muy específicas en la luz. También se puede utilizar para detectar colores extraños en la superficie de un planeta. En la Tierra, por ejemplo, la clorofila de las plantas y otros pigmentos y las algas utilizadas en la fotosíntesis utilizan longitudes de onda de luz específicas. estos tintes Producción de color distintivo Se puede detectar usando una cámara infrarroja sensible. Si ve este color reflejándose en la superficie de un planeta distante, probablemente indique la presencia de clorofila.

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Telescopios en el espacio y en la Tierra

El telescopio espacial James Webb es el primer telescopio capaz de detectar señales químicas de exoplanetas, pero sus capacidades son limitadas. Crédito de la imagen: NASA/Wikimedia Commons

Se necesita un telescopio increíblemente poderoso para detectar estos cambios sutiles en la luz de un exoplaneta potencialmente habitable. Actualmente, el único telescopio capaz de tal hazaña es el nuevo telescopio. Telescopio espacial James Webb. como están las cosas Comenzaron las operaciones científicas En julio de 2022, James Webb realizó una linda lectura Exoplaneta gigante gaseoso WASP-96b. El espectro mostró la presencia de agua y nubes, pero es poco probable que un planeta grande y caliente como WASP-96b albergue vida.

Sin embargo, estos primeros datos muestran que James Webb es capaz de detectar débiles señales químicas en la luz de los exoplanetas. En los próximos meses, Webb se dispuso a girar sus espejos hacia TRAPPIST-1eun planeta del tamaño de la Tierra potencialmente habitable a solo 39 años luz de la Tierra.

Webb puede buscar huellas dactilares biométricas estudiando y capturando planetas a medida que pasan frente a sus estrellas anfitrionas. La luz de las estrellas que fluye a través de la atmósfera del planeta.. Pero Webb no fue diseñado para buscar vida, por lo que el telescopio solo es capaz de examinar algunos de los mundos potencialmente habitables más cercanos. También puede detectar cambios realizados en Niveles de dióxido de carbono, metano y vapor de agua en la atmósfera. Si bien ciertas combinaciones de estos gases Podría sugerir vidaWebb no puede detectar la presencia de oxígeno libre, que es la indicación más fuerte de vida.

Los conceptos pioneros para futuros telescopios espaciales, e incluso más poderosos, incluyen planes para bloquear la luz brillante de la estrella anfitriona de la Tierra para detectar la luz estelar reflejada desde el planeta. Esta idea es similar a usar la mano para bloquear la luz del sol para ver mejor algo desde la distancia. Los futuros telescopios espaciales podrían usar pequeñas máscaras interiores o una nave espacial exterior grande, similar a un paracaídas, para hacer esto. Una vez que se bloquea la luz de las estrellas, es mucho más fácil estudiar la luz que rebota en un planeta.

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También hay tres telescopios terrestres masivos actualmente en construcción que podrán buscar huellas dactilares biométricas: Telescopio Magallanes GiganteLos Telescopio de treinta metros y el telescopio europeo muy grande. Cada uno es mucho más poderoso que los telescopios en la Tierra, y aunque están obstruidos por la atmósfera de la Tierra que distorsiona la luz de las estrellas, estos telescopios pueden explorar las atmósferas de los mundos más cercanos en busca de oxígeno.

Los animales, incluidas las vacas, producen metano, al igual que muchos procesos geológicos. Crédito de la imagen: Jernej Furman/Wikimedia Commons, CC POR

¿Es biología o geología?

Incluso utilizando los telescopios más potentes de las próximas décadas, los astrobiólogos solo podrán detectar las poderosas firmas biológicas producidas por mundos completamente alterados por la vida.

Desafortunadamente, la mayoría de los gases liberados por la vida terrestre también pueden producirse a través de procesos no biológicos: las vacas y los volcanes liberan metano. La fotosíntesis produce oxígeno, pero la luz solar también lo hace cuando divide las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. allá Una buena oportunidad para que los astrónomos detecten algunos falsos positivos Al buscar una vida lejana. Para ayudar a descartar falsos positivos, los astrónomos deberán comprender un planeta interesante lo suficientemente bien como para saber si lo es. Los procesos geológicos o atmosféricos pueden imitar una biofirma.

La próxima generación de estudios de exoplanetas tiene el potencial de trascender el nivel de Evidencia inusual Necesidad de probar la existencia de vida. La primera publicación de datos del telescopio espacial James Webb nos da una idea del emocionante progreso que se avecina.Conversación

chris embiDistinguido Profesor Universitario de Astronomía, universidad de arizona Y el daniel abayProfesor de astronomía y ciencias planetarias, universidad de arizona

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