¿Podremos detectar plantas alienígenas con los telescopios del futuro?
La búsqueda de vida en los planetas extrasolares pasa por la detección debiomarcadores. Se denominan así a los compuestos químicos que las formas de vida similares a las terrestres necesitan para sobrevivir o que son producto de la actividad biológica. Los biomarcadores más fiables no son siempre los más fáciles de detectar, pero normalmente se considera que los prioritarios son el oxígeno molecular, el agua, el ozono y el metano. Pero hay un biomarcador aún más importante. De hecho, casi podríamos decir que es el biomarcador por excelencia. Me refiero, claro está, al ‘límite rojo’ (red edge), la huella que deja la clorofila en el espectro de un planeta con vida vegetal como la nuestra.
La clorofila no parece ser un pigmento especialmente brillante, pero en el infrarrojo cercano su reflectividad es nada más y nada menos que cinco veces superior a la que presenta en el visible. Gracias a esta propiedad -que a las plantas les viene de perlas para evitar una temperatura excesiva-, el espectro de la Tierra presenta una fuerte emisión en el infrarrojo (cerca de las 0,7 micras). Dependiendo de la cobertura nubosa que posea nuestro planeta, el límite rojo aporta entre el 0% y el 5% al brillo de la Tierra en el infrarrojo cercano. Un exoplaneta cubierto por vegetación similar a la nuestra también presentará el fascinante límite rojo en su espectro. La cuestión es, ¿podemos detectarlo con nuestros instrumentos?
La respuesta rápida es ‘no con los instrumentos actuales’, ¿pero y en el futuro? Uno de los proyectos a -muy- largo plazo de la NASA es el desarrollo de telescopios espaciales de gran tamaño como el ATLAST, una especie de Hubble 2.0 (el telescopio James Webb se centrará en el infrarrojo, no en el visible). ATLAST observará el Universo en un rango de longitudes de onda de 0,4 a 1 micras, es decir, el visible y el infrarrojo cercano. Esta zona del espectro no es la más indicada para buscar biomarcadores -el infrarrojo medio y lejano es infinitamente más recomendable-, pero aún así podemos encontrar bandas espectrales de absorción correspondientes al agua, ozono y oxígeno.
La clave para saber si un telescopio espacial o terrestre será capaz de detectar un compuesto determinado es el valor de la resolución espectral (R) del espectrómetro. Igualmente importante es la relación señal/ruido (SNR) de los datos obtenidos. Ni que decir tiene, en el caso de una exotierra nos enfrentamos a resoluciones y relaciones señal/ruido tremendamente bajas. Los valores precisos dependerán obviamente de factores como el tamaño del espejo primario del telescopio, el tiempo de observación o la distancia del exoplaneta al Sistema Solar.
En un reciente artículo Timothy Brandt y David Spiegel investigan si un futuro telescopio espacial tipo ATLAST podría detectar el límite rojo de la clorofila en una exotierra. Y el resultado no es muy halagüeño. De hecho, es peor de lo esperado. Pero empecemos por lo fácil. Un observatorio de estas características podría detectar la presencia de agua siempre y cuando la resolución espectral fuese mayor de 40 y la relación señal-ruido superior a 5. No son unas condiciones demasiado exigentes para un telescopio espacial siempre y cuando se dediquen suficientes horas de observación y el planeta no esté demasiado lejos, así que si hay agua en una exotierra cercana ATLAST la detectará sin muchos problemas.
La detección de oxígeno es un asunto más complicado. La resolución espectral debe ser tres superior a la requerida para buscar agua y la relación señal-ruido mínima sería 2 o 3 veces mayor. No son unas condiciones imposibles si se dedica suficiente tiempo de observación y el exoplaneta se halla a una distancia no muy elevada, aunque ciertamente no será una labor trivial. Pero el límite rojo de la clorofila es otro asunto completamente distinto. Y es que para su detección se requiere una relación señal/ruido seis veces más elevada que en el caso del oxígeno, lo que implica que dicha relación alcanzaría un valor de 100 para una resolución espectral igual a 20, algo muy difícil de conseguir. Eso sí, estos resultados se han calculado teniendo en cuenta unos valores para la cobertura de vegetación y la cantidad de nubes similares a los terrestres. En caso de que existan pocas nubes o que la vegetación cubra una superficie superior al 30% del planeta los requisitos observacionales serían idénticos a los de la detección del oxígeno. Es decir, ¡los ‘planetas-selva’ sí podrían ser detectados por el ATLAST o por telescopios terrestres de gran tamaño!
Naturalmente, nada garantiza que las plantas alienígenas usen clorofila para realizar la fotosíntesis. De hecho, nuestro planeta presenta la marca característica de este pigmento desde hace relativamente poco (en términos geológicos, se entiende). Es posible que hace tres mil millones de años el biomarcador más destacable que presentaba la Tierra estuviese relacionado con el color púrpura de las bacterias que vivían en los mares de entonces. Esta ‘Tierra púrpura’ también emitía fuertemente en el infrarrojo de forma similar a nuestra ‘Tierra verde’, pero lo hacía con un pico situado en una longitud de onda ligeramente más larga (alrededor de 1 micra). De forma similar al caso de la clorofila, el espectro de una ‘exotierra púrpura’ podría ser caracterizado dependiendo principalmente del grado de cobertura nubosa del planeta y, lógicamente, de la concentración de bacterias en los océanos. Si la ‘exotierra púrpura’ tiene muchas bacterias y pocas nubes, los telescopios de nueva generación serían capaces de detectar la presencia de vida suponiendo que se encuentre en nuestro vecindario galáctico.
Los futuros telescopios terrestres de grandes dimensiones como el E-ELT podrán detectar oxígeno en exotierras siempre y cuando las condiciones sean favorables, pero no será nada fácil. Como hemos visto, esta tarea también será todo un desafío para un gran telescopio espacial tipo ATLAST, aunque no tanto. Pero está claro que si queremos detectar claramente el límite rojo creado por formas de vida parecidas a las plantas con clorofila actuales o a las bacterias púrpuras del Eón Arcaico necesitamos telescopios todavía más grandes. A ser posible, lo ideal sería que trabajen en el infrarrojo, donde se encuentra un mayor número de líneas espectrales de biomarcadores. El problema es que un telescopio infrarrojo posee una menor resolución para un determinado tamaño de espejo, además de los obvios problemas asociados a mantener una temperatura adecuada para los instrumentos.
Lo asombroso no es que detectar hipotéticas formas de vida alienígenas a decenas de años luz de distancia sea difícil. Lo asombroso es que sea posible.
Comentarios
Publicar un comentario