Por qué necesitamos telescopios espaciales que vean en el ultravioleta para buscar vida en otros planetas

por Daniel Marín

El año que viene se lanzará el telescopio espacial James Webb (JWST) de después de años y miles de millones de dólares de retraso. El JWST revolucionará la astrofísica moderna, pero no es el sustituto del telescopio espacial Hubble (HST), más que nada porque observará en el infrarrojo, mientras que el Hubble ve el cielo principalmente en el visible, aunque también en el infrarrojo cercano y en el ultravioleta. Esta última parte del espectro electromagnético resulta clave para entender muchos fenómenos astronómicos y es inaccesible para los telescopios terrestres.

Concepto de telescopio espacial LUVOIR (NASA).

Para la próxima década la NASA planea lanzar el telescopio espacial WFIRST, pero se dedicará principalmente al estudio de la materia y la energía oscuras. Una vez que el Hubble deje de funcionar la humanidad ya no tendrá ningún observatorio espacial ultravioleta de alta resolución. Este es el motivo de que gran parte de la comunidad científica esté presionando para que se lance un verdadero sucesor del Hubble como es el LUVOIR. ¿Y por qué es necesario tener grandes telescopios espaciales capaces de observar en el ultravioleta? Pues, entre otras muchas cosas, para averiguar si hay vida en otros planetas.

La clave es el oxígeno. Esta sustancia es el principal biomarcador que podemos encontrar en la atmósfera de un exoplaneta. Existen mecanismos no relacionados con la vida que pueden explicar la presencia de oxígeno en una atmósfera alienígena, aunque está claro que si encontramos la huella espectral de esta molécula en otro planeta sería un bombazo. Pero para detectar el oxígeno en la atmósfera de un planeta extrasolar necesitamos que esté presente en grandes cantidades. Y aquí surge el problema. Porque durante la mayor parte de la historia de nuestro planeta la concentración de oxígeno ha sido mucho más baja que en la actualidad. De hecho, es posible que la concentración de oxígeno en la atmósfera de la Tierra haya sido inferior al 1% del valor actual durante el 90% de la historia de nuestro planeta. Eso significa, por simple cuestión de probabilidades, que la mayoría de planetas habitados similares a la Tierra que existan en estos momentos deben tener concentraciones de oxígeno muy bajas.

Dependencia entre la concentración de ozono y oxígeno (Schwieterman et al.).

Y este es el quid de la cuestión, porque el oxígeno es muy difícil de detectar en el infrarrojo en bajas concentraciones. Por suerte, tenemos el ozono. Esta molécula de tres átomos de oxígeno se forma en la estratosfera por la interacción de la radiación ultravioleta con las moléculas de oxígeno normal. Cuanto mayor cantidad de oxígeno haya en la atmósfera, más ozono tendremos. Y las buenas noticias son que el ozono es más fácilmente detectable en el ultravioleta que en el infrarrojo. Observando en el ultravioleta hubiéramos sido capaces de detectar la presencia de oxígeno durante la mitad de la historia del planeta, mientras que en el infrarrojo solo lo habríamos podido hacer en el último 10% de su historia. Por otro lado, la detección de ozono por si solo no implica la presencia de vida, pero es mucho más sencillo filtrar los ‘falsos positivos’ con observaciones en el ultravioleta. Por contra, los falsos positivos derivados de la detección de oxígeno en el infrarrojo no se pueden descartar sin observaciones en el ultravioleta.

Facilidad de detección del oxígeno y el ozono en distintas épocas de la Tierra y en el ultravioleta, visible e infrarrojo (Schwieterman et al.).

El gráfico anterior más detallado (Schwieterman et al.).

En el fondo resulta paradójico que necesitemos telescopios espaciales para detectar ozono en otros planetas precisamente porque nuestro propio ozono nos impide hacerlo desde la superficie. En cualquier caso, mucho me temo que pasarán varias décadas antes de que seamos capaces de obtener el espectro ultravioleta de la atmósfera de una exotierra.

Fuente:  danielmarin.naukas.com