Telescopio espacial ELBST: detectando los faros de la vida

por Daniel Marín

Vivimos tiempos extraordinarios. Hace solo un par de décadas la simple idea de que en el futuro seríamos capaces de analizar la composición de la atmósfera de planetas situados más allá del sistema solar parecía simple ciencia ficción. Y sin embargo aquí estamos, estudiando la atmósfera de exoplanetas gigantes y queriendo ir un paso más allá. Porque lo que realmente deseamos todos es disponer de la tecnología para buscar biomarcadores: sustancias presentes en la atmósfera de un planeta que, en conjunto, puedan probar que estamos ante un mundo habitado. Bajo la denominación biomarcador o biofirma se agrupan muchas especies químicas, como por ejemplo agua, nitrógeno u óxidos de nitrógeno. Pero los principales son el metano, el oxígeno y el ozono (este último como ‘representante’ del oxígeno).

Interferómetro espacial FKSI para ver exotierras alrededor de estrellas cercanas (NASA).

El oxígeno en la Tierra está directamente asociado con la biosfera, aunque evidentemente la vida no es el único mecanismo capaz de explicar la presencia de este gas. Pero si encontramos un planeta con atmósfera que presente la huella espectral del oxígeno junto con la del agua y el metano, por ejemplo, sería muy difícil no sentirse realmente entusiasmado. Puede que la elección de estos biomarcadores sea demasiado ‘terracentrista’, pero al fin y al cabo la vida terrestre es la única que conocemos. Es cierto que incluso en la Tierra existen organismos que no dependen del oxígeno, pero estas formas de vida no dejan una firma evidente en la atmósfera que pueda ser detectada desde decenas o cientos de años luz (aunque se han propuesto biomarcadores asociados con neblinas orgánicas para estas formas de vida).

Pero detectar biomarcadores en las atmósferas de exoplanetas no es una tarea fácil. El método ideal es usar espectros de transmisión, es decir, analizar la luz de una estrella que también ha atravesado la atmósfera de un planeta que pasa por delante (transita). Pero este sistema requiere de muchas horas o días de observación para captar la débil señal de las sustancias presentes en la atmósfera planetaria. Y eso incluso si usamos telescopios espaciales de gran tamaño como el futuro James Webb o el propuesto LUVOIR. ¿No hay otra forma? Sí que la hay: el empleo de interferómetros espaciales.

El olvidado TPF-I de la NASA (NASA).

Simplificando mucho, un interferómetro nos permite combinar un conjunto de telescopios más pequeños de tal forma que equivalen a uno más grande. Este concepto se estudió a principios de siglo dentro del marco de los proyectos TPF-I (Terrestrial Planet Finder Interferometer) de la NASA y Darwin de la ESA. Sin embargo se abandonó pocos años después porque se consideró que la tecnología no estaba aún lo suficientemente madura (también ayudó el hecho de que la comunidad científica se mostrase dividida entre el TPF-I el TPF-C, este último un único telescopio dotado de un coronógrafo). Otra pega de esta tecnología es que el número de sistemas estelares que puede estudiar en detalle es relativamente limitado (unas decenas) comparado con un observatorio ‘generalista’ como el James Webb. Pero cuando se propusieron estas misiones apenas se habían descubierto unos cientos de exoplanetas (!), mientras que actualmente conocemos miles, así que no será por falta de objetivos (bien es cierto que la mayoría están demasiado lejos para ser analizados por un interferómetro).

Resolución según la longitud de onda de algunos telescopios espaciales. Destacan los interferómetros FKSI y TPF-I (NASA).

Tras el descalabro del TPF-I a finales de la pasada década se propuso una versión reducida del mismo denominada FKSI (Fourier-Kelvin Stellar Interferometer). Mientras que el TPF-I tenía un coste estimado superior al del James Webb, que ya es decir, el FKSI hubiera salido por solo menos de ochocientos millones de dólares. El FKSI era un pequeño interferómetro con dos telescopios de medio metro de diámetro separados 12,5 metros y que debía observar en las longitudes de onda del infrarrojo cercano y medio, de 3 a 10 micras (se trata de una región con abundante presencia de firmas espectrales de biomarcadores y, además, cuanto mayor es la longitud de onda, más sencilla resulta la interferometría). Una versión ligeramente más grande, con dos telescopios de uno a dos metros de diámetro separados veinte metros, hubiera podido ver —no detectar indirectamente, sino ver— planetas del tamaño de la Tierra situados en la zona habitable de las estrellas más cercanas. El FKSI hubiera usado la tecnología del James Webb para refrigerar los sensores de forma pasiva hasta los 60 Kelvin y estaría situado en el punto L2 del sistema Tierra-Sol.

Diseño del interferómetro FKSI (NASA).

FKSI seguía siendo demasiado ambicioso para los criterios de hace diez años, pero actualmente la tecnología ha avanzado lo suficiente como para que una propuesta similar ya no sea tan descabellada. En el frente teórico disponemos de la enorme cantidad de planetas descubiertos por Kepler y, en el futuro, los que descubran TESS y PLATO. La nueva versión del FKSI, bautizada como ELBST (Exo-Life Beacon Space Telescope), podría ser aprobada por la NASA como un prototipo para la próxima década. ELBST tendría un rango espectral superior al de FKSI, de 3 a 28 micras, por lo que detectaría fácilmente la presencia de agua, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidroxilo y metano en exotierras cercanas.

ELBST tiene mucho camino por recorrer antes de que sea considerado como una propuesta seria, pero parece que casi viente años después los interferómetros espaciales han vuelto.

Fuente:  danielmarin.naukas.com