Júpiter visto como un mundo alienígena

Por Daniel Marín, el 4 marzo, 2015. Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas ✎ 39

Uno de los grandes logros de la astronomía reciente ha sido el poder obtener espectros de la atmósfera de planetas gigantes. Pero, ¿cómo son estos exoplanetas comparados con los mundos del Sistema Solar? A primera vista se trata de una respuesta sencilla. Solo tenemos que comparar el espectro de estos exoplanetas con el de Júpiter y ya está. Sin embargo, no es tan sencillo. Los espectros de transmisión -que es como se llaman este tipo de espectros- de los jupíteres calientes se adquieren cuando la luz de su estrella pasa a través de su atmósfera, pero paradójicamente eso no es posible en el caso de Júpiter, puesto que este planeta no cruza nunca el disco solar visto desde la Tierra (a no ser que mandemos una nave espacial más allá de la órbita del gigante joviano con este propósito, claro está).

Durante el eclipse de Sol visto desde Ganímedes la luz solar atraviesa la atmósfera de Júpiter (IAC).
Durante el eclipse de Sol visto desde Ganímedes la luz solar atraviesa la atmósfera de Júpiter (IAC).

Entonces, ¿cómo podemos obtener un espectro de transmisión de Júpiter desde nuestro planeta? Pues de una forma muy ingeniosa. Un grupo de investigadores liderado por Pilar Montañés Rodríguez del IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) ha logrado obtener un espectro de transmisión de Júpiter midiendo la luz reflejada por Ganímedes mientras este satélite atraviesa la sombra del planeta. Durante el eclipse de Sol visto desde Ganímedes, la luz solar atraviesa la atmósfera del planeta gigante y se refleja en la superficie del satélite, permitiendo que podamos estudiar la atmósfera de Júpiter al comparar los espectros antes y durante del eclipse. Una técnica parecida se ha empleado en el pasado para obtener un espectro de transmisión de la Tierra al estudiar la luz reflejada por nuestro satélite durante un eclipse de Luna.

Captura de pantalla 2015-03-03 a las 22.53.13
Espectro de transmisión de Júpiter durante la penumbra (a) y la umbra (b) (P. Montañés Rodríguez et al.).
Captura de pantalla 2015-03-03 a las 22.53.29
Geometría del eclipse Sol visto desde Ganímedes (P. Montañés Rodríguez et al.).

El espectro muestra una fuerte extinción a longitudes de onda más cortas debido a la presencia de aerosoles y nubes en la atmósfera, además de bandas de absorción en el infrarrojo características del metano y de las nubes de cristales de hielo más altas. La presencia de metano y aerosoles era esperada, pero no tanto las señales debidas a la existencia de nubes de cristales de hielo, que se han mostrado muy elusivas en anteriores observaciones. De hecho, en 2000 la sonda Cassini no fue capaz de detectar estas bandas correspondientes a las nubes de hielo de Júpter. Por otro lado, también se ha detectado la presencia de sodio en la atmósfera, que podría provenir de impactos cometarios o de los volcanes de Ío.

El espectro obtenido es muy parecido a los espectros de transmisión de los jupíteres calientes estudiados hasta la fecha, en algunos de los cuales se ha detectado la presencia de aerosoles y agua. Un resultado lógico por un lado, pero quizá no tanto si recordamos que estos exoplanetas se hallan muy cerca de sus estrellas y en unas condiciones muy distintas. No obstante, la interpretación de las características del espectro de Júpiter no es nada sencilla. Para explicar las bandas espectrales debidas al agua, la alta atmósfera de Júpiter debería tener más agua de la que predicen los modelos. Tampoco queda muy claro cómo es posible que las nubes más altas de la atmósfera de Júpiter, compuestas por amoniaco y sulfuro de amonio, no dejen ninguna marca en el espectro de transmisión.

Al mirar el espectro de transmisión de Júpiter estamos observando este mundo como lo haría una civilización extraterrestre desde años luz de distancia (¿lo estarán haciendo en estos momentos?). Visto desde tan lejos, Júpiter aparece como un simple gigante gaseoso rico en metano rodeado de una densa capa de nubes… un exoplaneta más del montón. En definitiva, estudiar la atmósfera de Júpiter es esencial para comprender mejor exoplanetas situados a muchos años luz del Sol. Pero, paradójicamente, en ciertos aspectos casi es más difícil estudiarla desde la Tierra que desde un observatorio alienígena.

Referencias:



39 Comentarios

  1. hola daniel

    existe algun limite fisico o tecnico y cuales son, para poder observar ciudades con futuros telescopios espaciales, en exoplantes?

  2. Ola, felicidades a Pilar Montañés y su equipo o cómo el ingenio puede sustituir a los límites que impone la Naturaleza.

    Y es verdad, Rengel, siempre asoma ” 2001…” cuando vemos a Jupiter y el Sol como en la foto. E incluso “2010…”cuando vemos Europa.

      1. No tengo nada claro lo del criovolcan. Por lo que he leido sobre criovulcanismo, no parece que en Ceres se den las condiciones. Lo de que siga brillando en la oscuridad me ha dejado más perplejo de lo habitual. Pronto sabremos, ya estamos ahí…

        1. Yo tampoco lo tengo nada claro, por eso he puesto “criovolcán” entre comillas. Lo que está claro es que, sea lo que sea esa mancha blanca, está MUY alta.

  3. Estoy alucinando por colores con la noticia. Si tenemos estas discrepancias con un mundo tan bien mal conocido, como para no tentarse la ropa 2.000 veces con los que están allá donde los años-luz se cuentan.

    Ya lo del agua es alucinante (me parece que la teoría del Júpiter seco se va a ir por el retrete, gran invento el retrete, y los datos de la sonda atmosférica que soltó la Galileo a ver qué interpretación le dan ahora), pero que no salgan otras sustancias más alucinante aún. Es decir, esos bichos que giran besándose con su sol pueden estar perfectamente plagados de lo que quieran, porque si todo esto es por algún efecto mal comprendido de difusión y dispersión, a ver…

    1. Si fuera un satélite chino ya habría alguien rasgándose las vestiduras por un nuevo incremento de ‘basura espacial’…

  4. Oscar o Daniel mi pregunta es cuando prodemos observar ciudades en exoplanetas, no la iluminacion artificial.
    Cual es el tamaño del espejo para futuros telescopios espaciales o interfotometros que necesitaremos para ver por ejemplo un equivalente a las mas grandes ciudades terrestres o aun mas grandes en exoplanetas

    1. ¿Ver edificios a pelo? ¿No la contaminación lumínica global?
      Para cuando la tecnología sea capaz de algo así, seguramente nos será más fácil ir directamente a buscarlos de cerca… Por no decirte que nunca… ^^

      1. Alfon si se pueden obtener imagenes de exoplanetas que miden del orden de decenas de miles de kilometros de diametro por que no imaginar en este siglo resoluciones de decenas de kilometros ( 3 ordenes de magnitud )

        1. Bueno, la mayoría de los exoplanetas los encontramos de otro modo, como midiendo la luz de una estrella cuando un planeta pasa por delante, o midiendo la vibración de las estrellas, que sugiere que un objeto tira de ella gravitacionalmente por ejemplo…
          Las imágenes de exoplanetas…. bueno… alguna hay… http://www.slate.com/content/dam/slate/blogs/bad_astronomy/galleries/exoplanet-images/exoplanet_2m1207b.jpg es como 5 veces más grande que Júpiter y es poco más que un puñado de píxeles.
          Siendo realistas, quién sabe el próximo milenio… pero este siglo olvídate 😀

        2. Para que lo pongas en perspectiva… Ni si quiera sabemos cómo es la superficie de Plutón… Si hubiese ciudades allí, no las podríamos ver ¡y está en nuestro jardín!

          1. No me van a quedar uñas para entonces ^^
            Pero seguiremos sin poder ver la superficie con telescopios de por aquí 😛

        3. Imágenes no tenemos, se ha podido “caracterizar” la atmósfera de algún exoplaneta pero no verla directamente, de hecho lo más cerca que se ha estado de ello es un disco de acreción planetario que se logró observar (y creo que no en el visible) faltarían varios órdenes de magnitud ocmo tu dices, pero es que esos órdenes dependen de lo lejos que esté el planeta en cuyestión, no es lo mismo una estreya cercana, que una de otra galaxia, eso sí son muchos órdenes de diferencia.

          Saludos.

          1. existio un proyecto de poner un telescopio espacial en el punto focal mas cercano del sol ( que se encuentra por el cinturon de kuipier o la nuve de ort nore cuerdo) usando al sol como una lente gigante. Ese telescopio es posible en las proximas decadas, y tendria una lente de varios ordenes de magnitud para poder ver ciudades en exoplanetas en el siglo XXI

          2. Ese “proyecto” lo menciona arriba Antonio (FOCAL) y es más una idea que un proyecto, ya que decir que se realizará en las próximas décadas es decir mucho.
            Hablamos de mandar “algo” a 550UA(!) cuando hemos tardado 10 años en llegar a Plutón con la nave más rápida de la historia y está a 40… Con la tecnología actual(y del futuro próximo) podemos esperar 140años sentados a que llegue y encima no funcione(si es que llega) Nadie financiaría algo así.
            A parte, que por ningún lado he leído nada de ver ciudades extrasolares con este método.
            Siento decepcionarte pero no creo que vaya a ser posible que veas una foto de una ciudad extrasolar durante tu vida ^^

          3. La Voyager 1, con tecnología de hace 40 años, está a 130 UA y sigue funcionando. De haber voluntad, sin duda las 550 UA estarían al alcance de una nave moderna.

            Con respecto a ver ciudades, la ampliación de FOCAL es básicamente independiente de la distancia del exoplaneta y sólo depende de la distancia de FOCAL al Sol. Es decir, un exoplaneta por ejemplo a 100 años luz se vería como a 550 UA o donde esté FOCAL en ese momento. ¿Un telescopio como el JWST podría ver ciudades a esa distancia? Pues no lo sé, la verdad.

          4. Bueno, acabo de hacer los cálculos. Para ver una ciudad de 20 km de diámetro a 550 UA de distancia hace falta como mínimo una resolución de 14 milisegundos de arco, lo que equivale a un telescopio óptico espacial de unos 8 metros.

          5. Antonio, la Voyager tardaría más de los 140 años(en total) que tardaría NH en llegar a 550AU. Es cierto que sigue enviando telemetría, pero me pregunto ¿En qué estado estarán las cámaras espectrómetros y demás instrumentos? Hay materiales en los componentes electrónicos más sensibles con una vida útil determinada.
            Otro problema que comentamos recientemente en otra entrada son las comunicaciones, no sólo por la demora sino por la potencia de transmisión, el ancho de banda y el tamaño de antena necesarios.
            En caso de asumir que llegaría en perfectas condiciones… ¿Nos la jugaríamos a financiar y mandar una sonda para futuras generaciones? Yo creo que no. Habrá que esperar a reducir el tiempo de viaje a un par de décadas.
            El JWST verá en infrarrojo, si miras imágenes de la tierra en este espectro, no se distinguen ciudades y las hacen satélites en nuestra órbita… Distinguirlas en algo a años luz… Pues eso.
            Salu2 😉

          6. En realidad la NH es más lenta que las Voyager. En lo que sí las superó fue en velocidad inicial, pero luego las Voyager aprovecharon su paso por los gigantes gaseosos para coger más velocidad que la NH. Pero bueno, dejando aparte ese detallito sin importancia, yo no estaba hablando de enviar una Voyager ni una NH, sino una nave moderna diseñada específicamente para llegar a las 550 UA. Si hace cuarenta años pudimos enviar una nave que llegará a las 550 UA en siglo y medio, podemos diseñar ahora una que llegue bastante antes y que sobreviva más de los cuarenta años que ha sobrevivido la Voyager 1.

            De hecho, la NASA ya ha diseñado varias misiones de esas características: http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_probe#Proposed_interstellar_probes

            Me refería a un telescopio como el JWST pero que observara en el visible, por eso puse los cálculos para el visible.

            Un saludo.

          7. La cosa es, que económicamente es más viable una colonia en Marte.
            Imagina tener que construir un monstruo con un espejo de 8m y antenas enormes, así como un gran número de RTG y mandarlo a velocidad de escape superior a NH (que pesa 480Kg frente a los 6200Kg del JWST) con velas solares, motores iónicos y todo lo que se nos ocurra, para que llegue en 40 años. Haría que el presupuesto del JWST pareciera un chiste. No les hemos convencido ni para ponerlos en nuestra órbita aún…
            En cuanto a la óptica, la verdad que no sé muy bien los límites y posibilidades de una lente gravitacional. Pero con espejos mayores en tierra y el Hubble no hemos podido ver la superficie de ningún KBO ni de satélites de los gigantes de gas más cercanos(con resolución suficiente)… Por no hablar de cuando hay atmósferas densas como la de Titán en la ecuación… Así que ver ciudades a 550UA…
            No lo sé, todo es posible, pero parece más bien algo lejano, más allá de este siglo.
            Salu2

          8. Lo del gasto del JWST… en parte es un cachondeo, debido más a la mala gestión del proyecto que a otra cosa, lo que aumentó la previsión inicial de coste a una cantidad cuatro veces mayor. Y, de todas formas, una vez fabricado un JWST es fácil hacer otro de 8 metros sin mucho gasto de desarrollo, reutilizando todo lo que se pueda del diseño original. Con respecto al Hubble, infravaloras su resolución. Es de 50 milisegundos, no muy lejos de los 14 milisegundos del telescopio que comento. Con respecto al peso, hay cosas que este telescopio no necesitaría, como los parasoles. Y otras que necesitaría, como RTGs. La masa del JWST serán unos 6.200 kg, sí, pero incluyendo cosas como combustible, parasoles, chasis para acoplarlo al cohete… Los espejos sólo pesan 705 kg, y no creo que los RTGs pesaran varias toneladas. Aparte, la primera misión no tendría por qué tener un telescopio de 8 metros. Sólo con poder observar directamente planetas de tamaño terrestre ya sería un gran logro. Lo de las ciudades podría venir después.

          9. El telescopio del que hablamos bien podría doblar las 6T2 del JWST(doblar a lo mejor es pasarse ^^), descartas el peso de los parasoles y demás, pero olvidas añadirle motores iónicos, velas solares y demás burradas necesarias para que llegue en medio siglo. Porque sólo con la energía del lanzador y las asistencias gravitatorias, no llegaría en ese tiempo ni de coña 😀
            En el fondo coincido contigo en que todo es posible.
            Pero últimamente nos están demostrando que la tendencia es a invertir menos y en misiones menos arriesgadas.
            No infravaloro el Hubble… Pero Marte está a menos de una UA y las imágenes tienen una resolución de 24Km… http://www.spaceref.com/news/viewsr.html?pid=10067

  5. Mi pregunta será sin duda muy básica, pero muchas veces me ha rondado la cabeza, sin que nunca me acabara de decidir a buscarle una respuesta:

    Cuando se habla de “planetas gaseosos” como Júpiter, ¿significa esta denominación que dichos planetas carecen de núcleo sólido de ningún tipo?

    Gracias.

    1. Hola Espaciolgnorante. Ésa pregunta me la hice yo durante un tiempo. Busqué y parece ser que gaseoso no quiere decir que carezcan de núcleo sólido. Según leí, lo más normal es que estuviera formado por material no muy consistente tipo líquido pero también podría ser sólido incluso tener una corteza. Siempre pensé porqué no meter una sonda para ver que hay por ahí adentro, pero parece que no puede atravesar una atmósfera tan densa. Un saludo.

    2. Se los llama gaseosos porque se pensaba que la mayor parte de su volumen está formado por gas, aunque hoy en día se supone que buena parte de ese volumen es líquido. Sabremos más cuando la Juno llegue a Júpiter.

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 4 marzo, 2015
Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas