La tecnología de los telescopios avanza rápidamente, a medida que se construyen instrumentos cada vez más grandes. Eventualmente, se construirá un observatorio capaz de resolver mundos del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor de otras estrellas. Si hay vida allí, ¿la reconoceremos? Investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y de la NASA han desarrollado una lista de épocas en la historia de la atmósfera de la Tierra que podrían ser visibles a través de este instrumento; desde los primeros tiempos en que surgió la vida hasta nuestra atmósfera actual, abundante en oxígeno y nitrógeno.
Es solo cuestión de tiempo antes de que los astrónomos encuentren un planeta del tamaño de la Tierra orbitando una estrella distante. Cuando lo hagan, las primeras preguntas que la gente hará son: ¿Es habitable? Y lo que es más importante, ¿ya hay vida presente en él? Para obtener pistas sobre las respuestas, los científicos buscan en su planeta de origen, la Tierra.
Los astrónomos Lisa Kaltenegger del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y Wesley Traub del Laboratorio de Propulsión a Chorro y CfA de la NASA, proponen utilizar la historia atmosférica de la Tierra para comprender otros planetas.
“Los buenos planetas son difíciles de encontrar”, dijo Kaltenegger. «Nuestro trabajo proporciona las señales que los astrónomos buscarán cuando examinen mundos verdaderamente similares a la Tierra».
Los registros geológicos muestran que la atmósfera de la Tierra ha cambiado drásticamente durante los últimos 4500 millones de años, en parte debido al desarrollo de formas de vida en nuestro planeta. Al trazar un mapa de los gases que formaron la atmósfera de la Tierra durante su historia, Kaltenegger y Traub proponen que al buscar una composición atmosférica similar en otros mundos, los científicos podrán determinar si ese planeta tiene vida y, de ser así, la etapa evolutiva de esa vida. El artículo de investigación que describe su trabajo está disponible en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Hasta la fecha, todos los planetas extrasolares han sido estudiados indirectamente, por ejemplo, monitoreando la forma en que una estrella anfitriona se tambalea cuando la gravedad del planeta la atrae. Solo se han detectado directamente cuatro planetas extrasolares, y son mundos masivos del tamaño de Júpiter. La atmósfera de uno de estos mundos fue detectada por otro científico de CfA, David Charbonneau, usando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. La próxima generación de misiones espaciales como el Buscador de Planetas Terrestres (TPF) de la NASA y Darwin de la ESA podrán estudiar directamente mundos cercanos del tamaño de la Tierra.
Los astrónomos quieren especialmente observar los espectros visible e infrarrojo de los planetas terrestres distantes para aprender sobre sus atmósferas. Ciertos gases dejan firmas en el espectro de un planeta, como huellas dactilares o marcadores de ADN. Al detectar esas huellas dactilares, los investigadores pueden aprender sobre la composición de una atmósfera e incluso deducir la presencia de nubes.
Hoy en día, la atmósfera de la Tierra se compone de aproximadamente tres cuartas partes de nitrógeno y una cuarta parte de oxígeno, con un pequeño porcentaje de otros gases como el dióxido de carbono y el metano. Pero hace cuatro mil millones de años, no había oxígeno presente. La atmósfera de la Tierra ha evolucionado a través de seis épocas distintas, cada una caracterizada por una mezcla particular de gases. Usando un código de computadora desarrollado por Traub y su colega de CfA Ken Jucks, Kaltenegger y Traub modelaron cada una de las seis épocas de la Tierra para determinar qué huellas dactilares espectrales vería un observador distante.
“Al estudiar el pasado de la Tierra, podemos aprender sobre el estado actual de otros mundos”, explicó Traub. «Si se encuentra un planeta extrasolar con un espectro similar a uno de nuestros modelos, potencialmente podríamos caracterizar el estado geológico de ese planeta, su habitabilidad y el grado en que la vida ha evolucionado en él».
Para comprender mejor estos períodos de tiempo, o «épocas», y ponerlos en perspectiva, uno puede reducir la historia de la Tierra de 4.500 millones de años a un año, adjuntando fechas que comienzan con el 1 de enero, la fecha en que se formó la Tierra.
ÉPOCA 0 – 12 de febrero
En la Época 0 (hace 3.900 millones de años), la joven Tierra poseía una atmósfera turbulenta y llena de vapor compuesta principalmente de nitrógeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los días eran más cortos y el sol más tenue, brillando como un orbe rojo a través de nuestro cielo color naranja ladrillo. El único océano que cubría todo nuestro planeta era de un marrón fangoso que absorbía el bombardeo de meteoritos y cometas entrantes. El dióxido de carbono ayudó a calentar nuestro mundo desde que el sol infantil era un tercio menos luminoso que el actual. Aunque no sobrevivió ningún fósil de este período, es posible que se hayan dejado huellas isotópicas de vida en las rocas de Groenlandia.
ÉPOCA 1 – 17 de marzo
Hace unos 3500 millones de años (época 1), el paisaje del planeta presentaba cadenas de islas volcánicas que sobresalían del vasto océano global. La primera vida en la Tierra fue una bacteria anaeróbica, una bacteria que podía vivir sin oxígeno. Estas bacterias bombearon grandes cantidades de metano a la atmósfera del planeta, cambiándola de manera detectable. Si existen bacterias similares en otro planeta, futuras misiones como TPF y Darwin podrían detectar su huella digital en la atmósfera.
ÉPOCA 2 – 5 de junio
Hace unos 2.400 millones de años (época 2), la atmósfera alcanzó su máxima concentración de metano. Los gases dominantes eran nitrógeno, dióxido de carbono y metano. Empezaban a formarse masas de tierra continentales. Las algas verdeazuladas comenzaron a bombear grandes cantidades de oxígeno a la atmósfera. Grandes cambios estaban a punto de ocurrir.
“Lamento decir que los primeros signos de extraterrestres probablemente no serán transmisiones de radio o televisión; en cambio, podría ser oxígeno de las algas”, lamentó Kaltenegger.
ÉPOCA 3 – 16 de julio
Hace dos mil millones de años (época 3), estos primeros organismos fotosintéticos cambiaron el equilibrio de la atmósfera de forma permanente: produjeron oxígeno, un gas altamente reactivo que eliminó gran parte del metano y el dióxido de carbono, al mismo tiempo que asfixiaba a las bacterias anaeróbicas productoras de metano. Al hacerlo, la atmósfera del planeta obtuvo su primer oxígeno libre. El paisaje ahora era llano y húmedo. Con volcanes humeando en la distancia, charcos de colores brillantes de escoria marrón verdosa creaban un brillo en el agua llena de hedor. La revolución del oxígeno estaba en marcha.
“La introducción de oxígeno fue catastrófica para la vida dominante en la Tierra en ese momento; lo envenenó”, dijo Traub. “Pero al mismo tiempo, hizo posible la vida multicelular, incluida la vida humana”.
ÉPOCA 4 – 13 de octubre
Hace 800 millones de años, la Tierra entró en la Época 4, con continuos aumentos en los niveles de oxígeno. Este período de tiempo coincide con lo que ahora se conoce como la «Explosión Cámbrica». Comenzando hace 550 a 500 millones de años, el Período Cámbrico es un hito significativo en la historia de la vida en la Tierra: es el momento en que la mayoría de los principales grupos de animales aparecen por primera vez en los registros fósiles. La Tierra ahora estaba cubierta de pantanos, mares y algunos volcanes activos. Los océanos estaban llenos de vida.
ÉPOCA 5 – 8 de noviembre
Finalmente, hace 300 millones de años en la Época 5, la vida se había trasladado de los océanos a la tierra. La atmósfera de la Tierra había alcanzado su composición actual de principalmente nitrógeno y oxígeno. Este fue el comienzo del período Mesozoico que incluyó a los dinosaurios. El paisaje parecía Jurassic Park un domingo por la tarde.
ÉPOCA 6 – 31 de Diciembre (11:59:59)
La pregunta intrigante que queda es: ¿Cómo sería la Época 6, el período de tiempo que ocupan los humanos hoy en día? ¿Podríamos detectar los signos reveladores de tecnologías alienígenas en mundos distantes?
A medida que aumenta el consenso general entre los científicos de que la actividad humana ha alterado la atmósfera de la Tierra al introducir dióxido de carbono y gases como el freón, ¿podríamos identificar las huellas dactilares espectrales de esos subproductos en otros mundos? Aunque los satélites en órbita terrestre y los experimentos con globos pueden medir estos cambios aquí en casa, la detección de efectos similares en un mundo distante está más allá incluso de las capacidades de los próximos programas como Terrestrial Planet Finder y Darwin. Se necesitarán flotillas gigantescas de futuros telescopios infrarrojos basados en el espacio para poder realizar esas mediciones.
“Aunque suene desalentador este desafío”, dijo Kaltenegger, “creo que en las próximas décadas sabremos si nuestro pequeño mundo azul está solo en el Universo o si hay vecinos esperando para conocernos”.
Esta investigación fue financiada por la NASA.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsonian y el Observatorio de la Universidad de Harvard. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de CfA
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