¿Podremos detectar oxígeno en otras tierras con los telescopios de nueva generación?

El oxígeno molecular es probablemente el biomarcador más importante que podemos detectar en la atmósfera de una exotierra. Es decir, si descubrimos oxígeno en otro planeta podemos concluir que es bastante probable que exista vida en ese mundo. Actualmente no disponemos de instrumentos capaces de descubrir esta molécula en un exoplaneta del tamaño de la Tierra, ¿pero seremos capaces de hacerlo con la nueva generación de telescopios?

A hypothetical planet orbiting a red dwarf star. If it orbits close enough, it may have liquid water, like the Earth.
Los futuros telescopios terrestres podrán descubrir oxígeno en las atmósferas de las exotierras situadas alrededor de enanas rojas (Wikipedia).

A lo largo de todo el mundo se están construyendo varios telescopios gigantes que estarán en servicio antes de 2020. Los más importantes son el TMT (Thirty Meter Telescope), el GMT (Giant Magellan Telescope) y el E-ELT (European Extremely Large Telescope), todos ellos con espejos primarios con un tamaño de 30 a 40 metros de diámetro. Estos gigantes de la astronomía moderna podrán buscar la firma espectral del oxígeno molecular en el visible y en el infrarrojo cercano en las atmósferas de las exotierras -esto es, mundos de tamaño terrestre situados en la zona habitable- que están por descubrir. Las bandas espectrales del oxígeno más llamativas son las situadas alrededor de los 1268 nanómetros (1,27 micras) y, especialmente, cerca de los 765 nanómetros. Esta última se denomina banda-A e incluye hasta 55 líneas espectrales muy intensas. En el pasado se llevaron a cabo numerosos estudios para determinar la posibilidad de detección de oxígeno molecular por parte de instrumentos terrestres. Los primeros análisis realizados en 1994 fueron tremendamente optimistas y predecían que un pequeño telescopio de tan ‘sólo’ 2,4 metros podría descubrir la banda-A del oxígeno molecular en la atmósfera de una exotierra que transitase por delante de una estrella de tipo solar siempre y cuando el sistema estuviese a menos de siete años luz. Si la estrella tuviese un 30% del tamaño del Sol la distancia de detección podría ampliarse hasta los treinta años luz aproximadamente.

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El futuro telescopio E-ELT (Wikipedia).

Estudios posteriores echaron un jarro de agua fría a estas estimaciones y actualmente la comunidad científica se muestra de acuerdo en que resultará muy complicado detectar oxígeno molecular en las atmósferas de las exotierras. ¿Pero cómo de complicado? En un reciente artículo, Florian Rodler y Mercedes López Morales demuestran que de entre todos los nuevos telescopios gigantes, solamente el E-ELT parece que tendrá alguna oportunidad de tener éxito en esta tarea gracias a su enorme espejo de 39 metros. Desgraciadamente, no en mundos situados alrededor de cualquier estrella. Únicamente aquellos planetas situados alrededor de pequeñas estrellas enanas rojas (de tipos espectrales M1 a M8) podrán ser escudriñados en búsqueda de la banda-A del oxígeno (en estrellas más frías resulta más favorable buscar la banda de 760 nm). Para una exotierra que gire alrededor de una enana roja de tamaño medio (M4) situada a unos 15 años luz serán necesarias 40 horas de observación para descubrir oxígeno en su atmósfera. Teniendo en cuenta que el periodo de un mundo en la zona habitable de una estrella de ese tipo es de unos 16 días, estamos hablando de un mínimo de 20 tránsitos para poder detectar oxígeno molecular. Si la distancia a la que se encuentra la estrella es el doble (unos 30 años luz), entonces necesitaremos cerca de 175 horas de observación (75 tránsitos), algo que no resulta demasiado práctico. Por suerte, existen bastantes enanas rojas próximas que pueden ser estudiadas, aunque ciertamente su número no es apabullante. Los resultados de Rodler y López concuerdan con otros estudios publicados con anterioridad que ya señalaban a las enanas rojas como los objetivos primarios para los telescopios de nueva generación a la hora de buscar oxígeno en exotierras.

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Enanas rojas situadas cerca de la Tierra (Rodler et al.).

Resumiendo, al E-ELT le va a costar trabajo encontrar oxígeno en las futuras exotierras que se descubran, salvo que se decida apuntar a enanas rojas de pequeño tamaño (de M3 en adelante) que estén a menos de 25 años luz. Las buenas noticias es que por lo menos será capaz de hacerlo, aunque todo dependerá de las características definitivas de los instrumentos con los que estará equipado el E-ELT (y, obviamente, de que existan atmósferas alienígenas con oxígeno ahí fuera). Por suerte, tanto el E-ELT como el futuro telescopio espacial James Webb podrán usarse para rastrear otros biomarcadores menos escurridizos, como es el caso del dióxido de carbono, el agua o el ozono. Está claro que si queremos descubrir oxígeno molecular en estrellas de tipo solar mejor resucitamos el OWL o, ya puestos, el ATLAST. Pero, con un poquito de suerte, en la próxima década podremos ser testigos del primer descubrimiento de oxígeno en una exotierra. Eso sí que sería un notición.

Referencias:



16 Comentarios

  1. De los biomarcadores que mencionas -oxígeno molecular, ozono, agua, dióxido de carbono-, ¿cuál es más interesante? ¿Cuál es el que indicaría una mayor probabilidad de existencia de vida?

    1. Depende del biólogo al que preguntes 😉 Más que un biomarcador en particular, lo ideal es la combinación de varios. Por ejemplo, si detectamos metano, ozono, agua y dióxido de carbono sería una combinación muy sugerente.

      1. Gracias. Y aprovecho para volver a pedirte que actives también en este blog los widgets Archivo del Blog, Etiquetas, Enlaces Espaciales, Blogs de ciencia y espacio, Blogs (como los tenías con Blogger). Sobre todo los dos primeros eran muy útiles.

        1. Echo de menos los enlaces, desde el blog antiguo accedía a otras webs y blogs de astronáutica y astronomía.

          Pon el email del informático de Naukas, que le llenamos el buzón con correos.

  2. Gracias por la información Daniel simplemente una minúscula aclaración el GMT tiene un diámetro efectivo de 24,5 metros al menos que yo sepa. Estoy bastante convencido que el E-ELT realizara grandes descubrimientos si tenemos en cuenta que ira equipado con el ultimo sistema de óptica adaptativa multiconjugada y instrumentos de ultima generación de lo más sensibles no me cabe la menor duda de que darán el campanazo. ¿Os imagináis un telescopio de estas características observando desde el espacio los resultados que obtendrían?…….

  3. Dado que el oxígeno terrestre procede de la descomposición del agua por la luz solar durante la fotosíntesis, habría que ver si la luz de las enanas rojas puede realizar el mismo proceso. De lo contrario, imposible encontrar O2 en esos planetas, salvo que proceda de otras fuentes.

      1. La cuestión es si la luz de las enanas rojas es lo bastante energética para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. Primero porque es luz de longitud de onda alta, roja e infrarroja, menos energética que la luz solar, y segundo porque la luminosidad es muy débil. Aunque en la fotosíntesis se usa (en los fotosistemas I y II) la luz de 700 y 680 nm, que es roja, no se si las plantas pueden sobrevivir iluminadas solo con luz roja.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 9 diciembre, 2013
Categoría(s): ✓ Astronomía • Exoplanetas • General • Sondasespaciales