Detectando polución industrial en la atmósfera de exoplanetas

En los próximos años podremos estudiar directamente formas de vida en exotierras -planetas como el nuestro situado en la zona habitable de sus estrellas- buscando la presencia de biomarcadores en sus atmósferas. Los biomarcadores son compuestos químicos que están relacionados de algún modo con la actividad biológica, como es el caso del oxígeno o el metano. Pero, ¿seremos capaces de detectar la posible contaminación atmosférica de una civilización industrial como la nuestra? Pues parece que sí que podríamos. Siempre y cuando usemos el futuro telescopio James Webb de la NASA y el planeta girase alrededor de una enana blanca.

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¿Podría el telescopio James Webb de la NASA detectar los indicios de una civilización industrial en una exotierra? Sí, si ésta se halla alrededor de una enana blanca (space.com).

Los signos de polución industrial podrían ser una nueva herramienta SETI capaz de detectar formas de vida inteligentes en otros planetas. Pero antes de nada deberíamos definir qué es un contaminante y cuáles son más fáciles de detectar desde la Tierra mediante espectroscopía. Y no es una cuestión sencilla, porque se da la circunstancia que los principales subproductos de la civilización industrial también pueden tener un origen natural. Hablamos, por ejemplo, del dióxido de carbono, el metano o el monóxido de dinitrógeno. ¿Qué hacer entonces? La mejor alternativa es buscar contaminantes que sólo pueden ser generados en cantidades significativas por la acción de vida inteligente.

Un ejemplo ideal de este último grupo son los famosos clorofluorocarbonos (CFC), causantes de la destrucción de la capa de ozono. Los CFC tienen además vidas medias de entre mil y cien mil años, lo que permitiría la detección de civilizaciones industriales que hayan usado estos compuestos en el pasado aunque actualmente ya no lo hagan. Pero, ¿es posible? Un grupo de investigadores liderados por Henry Lin (Universidad de Cambridge, Massachusetts) ha estudiado recientemente la posibilidad de la detección de estos compuestos usando el telescopio James Webb (JWST) de la NASA y han llegado a una serie de conclusiones muy curiosas.

De entrada, conviene aclarar que los investigadores han analizado la capacidad espectroscópica del James Webb a la hora de estudiar una exotierra situada alrededor de una enana blanca. Esta curiosa elección de modelo teórico se debe a dos causas. Por un lado, se cree que la zona habitable alrededor de las enanas blancas es mucho más estable que la que podemos encontrar en otras estrellas de la secuencia principal. Por otro lado, esto permite un mejor contraste que permite que destaque el espectro de transmisión de la atmósfera de la exotierra.

De acuerdo con los resultados del estudio, sería posible detectar algunos CFC en la atmósfera de una exotierra situada alrededor de una enana blanca. Los mejores candidatos son el tetrafluorometano (CFC-14) y el triclorofluorometano (Freón-11 o CFC-11). El tetrafluorometano y el triclorofluorometano podrían ser detectados por el James Webb tras 1,5 días y 3 días de observación respectivamente. Pero, y es un pero muy grande, sólo si su concentración es unas cien veces la terrestre. Actualmente la concentración de tetrafluorometano en la atmósfera terrestre es de 75 partes por billón (ppt), mientras que en los años 50 rondaba las 40 ppt. Si extrapolamos estos datos, la concentración de este gas sería diez veces superior dentro de mil años. Resulta difícil imaginar que una especie inteligente decida contaminar su medio ambiente hasta los límites cercanos a la detección por el JWST, pero evidentemente no es algo que podamos descartar.

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Espectro de la atmósfera de una exotierra con una civilización industrial vista por el James Webb (

Por otro lado, en una exotierra de este tipo el James Webb sería capaz de descubrir la presencia de metano a concentraciones como la que tenemos en la Tierra con sólo 1,5 horas de observación. Encontrar monóxido de dinitrógeno requeriría doce horas, pero aún así es mucho menos tiempo que el necesario para la detección de CFCs. Y eso no es todo. Con cinco horas de exposición el JWST podría encontrar en la atmósfera de una exotierra agua, dióxido de carbono y oxígeno molecular. Se trata de tiempos de observación muy inferiores a los requeridos para estudiar una exotierra situada en una estrella de la secuencia principal. Solamente por este motivo ya vale la pena explorar la habitabilidad de planetas extrasolares en enanas blancas independientemente de la posible existencia de civilizaciones industriales.

Referencias:



18 Comentarios

  1. Hola.

    Dejando a un lado que una enana blanca es una estrella muerta, y por ende, durante la muerte estelar se generan vientos estelares capaces de arrancarle la atmósfera a cualquier tipo de planeta terrestre; incluso si alguno sobreviviese, o fuese despojado sólo de suficiente atmósfera para permitir que surja y evolucione la vida, ¿no estaría el planeta expuesto a niveles de radiación que cocinarían cualquier forma de protovida?

    1. Por no hablar de que un planeta en la zona habitable de una enana blanca primero habría ido consumido por la propia estrella ¿acaso las enanas blancas tienen una zona de habitabilidad?

      Un buen trabajo puramente teórico para probar las capacidades del Webb, pero que sus resultados reales nos dejaran con las manos vacías.

      1. Julián: sí, las enanas blancas tienen una zona habitable (lee el enlace del artículo).

        Mike: evidentemente, la emisión en UV y rayos X sería un obstáculo para cualquier planeta situado en la ZH de una enana blanca, pero este factor depende de la edad del astro.

        Hay que tener en cuenta que no sabemos casi nada sobre los procesos de (re)formación planetaria tras el abandono de la secuencia principal por parte de una estrella de tipo solar. Es perfectamente factible que los mundos calcinados -o los restos de los mismos- se conviertan en habitables. ¿Poco probable? Sí, pero no imposible.

        1. No me refiero a que una enana blanca no tenga una zona habitable en la actualidad, era mas bien una pregunta retorica.

          Cuando una estrella como la nuestra llega al final de sus días y se convierte en una gigante roja, arrasa con los mundos como el nuestro, eliminando y alejando esa región habitable. Pero tras desprenderse de las capas externas, deja un entorno de alta radiación en el que difícilmente sobrevivirá cualquier microorganismo.

          Posteriormente la estrella “encoje”, la zona de habitabilidad se acerca de nuevo a la superficie de la estrella, un sol que se encuentra en un proceso de enfriamiento continuo (aunque extremadamente lento), pero los mundos anteriormente habitables presentes en el sistema solar interior ya no existen, con suerte encontraríamos algún planeta que habría migrado hacia órbitas más cercanas.

          De esta manera seria difícil encontrar una civilización alienígena avanzada en cualquiera de los mundos presentes junto a una estrella degenerada.

          1. Sí, eso lo sabemos todos. Pero, como digo más arriba, no conocemos los procesos de reformación planetaria después de que una estrella abandone la secuencia principal. Es posible que a partir de los restos planetarios y de la nebulosa solar se formen -o se modifiquen- nuevos mundos, algunos de ellos situados en la zona habitable. Y sí, es poco probable, pero ni mucho menos imposible. En cuanto a la radiación, una vez pasada la época inicial de nebulosa planetaria, la radiación de alta energía emitida por una WD disminuye considerablemente (que no digo que no sea un factor a tener en cuenta, obviamente).

  2. Con cinco horas de exposición el JWST podría encontrar en la atmósfera de una exotierra agua, dióxido de carbono y oxígeno molecular.

    ———————–

    Agua y oxígeno… suficiente para que el telescopio sea útil.

    Y buscar metano también, lo otro no le veo mucha utilidad.

    1. El metano también es un biomarcador, por lo menos aquí en la Tierra muchos seres vivos producen metano como residuo.Incluso en las misiones Viking uno de los experimentos astrobiologicos dejaba «alimento» y agua para posibles microbios marcianos y luego pretendia encontrar residuos de su alimentación como por ejemplo metano.

  3. Buenas,

    Interesante artículo, hay un par de cosas que me gustaría preguntar, ¿Se sabe hasta que distancia sería capaz el JWTS de detectar estos biomarcadores (una vez este operativo)? y por otra sabiendo esto y a partir de las estimaciones de exo-tierras habitables que supuestamente estén dentro del alcance y susceptibles de ser observadas, añadiendo que en la tierra, planeta idílico para la vida, la civilización avanzada ha estado presente durante pocos siglos, ¿es realista pensar que este tipo de observaciones mereceran la pena?

    Saludos!

    1. En el estudio de atmósferas exoplanetarias no se mide el alcance, sino la resolución espectral. El alcance dependerá de la composición atmosférica de la exotierra, de su tamaño, de las concentraciones de los gases a estudiar y del tipo de estrella, además de la geometría de tránsito vista desde la Tierra. La distancia máxima puede variar muchísimo en función de estos parámetros, pero en cualquier caso hablamos del orden de decenas de años luz.

  4. Otro típico caso de geocentrimo científico ,la sola idea de que casual mente contamine su mundo con los mismos compuestos que nosotros me párese ridícula.

    1. No , no es por eso. Si se buscan estos compuestos, es por el hecho que no pueden darse mediante meacanismos naturales salvo en atmósferas jodidamente extrañas y el estudio del planeta ya daría información suficiente como para descartar que estos marcadores «demostrasen» presencia de mecanismos de creación no dependientes de un proceso industrial.
      El geocentrismo aquí está solo en tu cabeza… nadie dice que la «ausencia» de estos marcadores indique que no haya una civilización en un planeta, dice que en caso de haberlos y dependiendo de la atmósfera que estemos hablando, lo indicarían.

  5. No creo que una civilización sea capaz de usar productos que,contaminen su planeta, seguro que esa gente,no es,como nosotros y usaran las,celdas de combustible para transformar el agua hidrógeno y oxigeno,y,aprovechar así el hidrógeno o energías de punto cero. No de carbón y petroleo como nosotros habiendo,energías,limpias,y,mucho mas eficientes

  6. Daniel ¿Se han hecho estudios de lo que podra detectar el E-ELT de 39 metros?. Teniendo en cuenta que su espejo sera 6 veces mayor y con permiso de la perniciosa turbulencia atmosferica sus resultados deberian ser expectaculares por no hablar del hipotetico telescopio Colossus de 74 metros «estan intentando hacerlo realidad pero se ve claramente que es un proyecto a muy largo plazo 10-20años como poco».

    1. Aunque se hace referir como «polución», también podrían tantarse de procesos intencionados de terraformación.
      En este caso, tendrían un objetivo beneficioso y razonable.

      En todo caso, no se prejuzga el resultado. Símplemente, si se da la oportunidad, se probará a ver, ya que un «positivo» sería muy llamativo, bien por significar un proceso desconocido, o una civilización que genera gases no naturales por alguna razón, como residuo o herramienta.

  7. La verdad es que lo de planetas alrededor de enanas blancas nunca lo había pensado. La única forma de saber si existen o no es buscarlos, en el caso de las exotierras por su cercanía a la enana blanca y el poco tamaño de ésta pueden detectarse por el método del tránsito.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 13 junio, 2014
Categoría(s): ✓ Astronomía • Exoplanetas • Sondasespaciales