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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

20/6/20 - DJ:

Rayuela de la búsqueda de vida en el Cosmos

T.E.L: 8 min.

El gran problema de los planetas como la Tierra.
La importancia de la búsqueda de vida y sus limitaciones tecnológicas actuales.



Invito a los lectores a usar nuestra imaginación para volver al pasado, al período anterior a la detección de exoplanetas. ¿Cuándo fue eso?

Los primeros planetas fuera del Sistema Solar se descubrieron durante la década de 1990. En el siguiente gráfico de Exoplanets.eu vemos en el eje vertical el año de descubrimiento y en el horizontal la masa de los exoplanetas hallados en función de la masa de Júpiter. Como se ve claramente, los primeros exoplanetas se descubrieron en la década de 1990 y eran masivos. A medida que avanzamos en esta historia, aumentará la frecuencia de hallazgos y disminuirá la masa de los objetos revelados. Nota: un par de exoplanetas fueron detectados en la década de 1980, pero no se los consideró como tales en ese momento. Es el caso de HD 114762 b, al que se consideró una enana marrón.

Donde dice 1e+0 es la masa de Júpiter. Antes están los menos masivos y luego los de mayor masa.

Creo que es importante pensar esta historia como si no hubiera ocurrido. Somos astrónomos profesionales, vivimos en la década de 1980 y nos preguntamos si es posible que exista vida fuera de la Tierra. Nos decimos que sí, que es altamente probable. Pero como somos científicos, no filósofos, entonces decidimos buscar esa potencialidad. Pero ¿dónde? El universo es enorme. No podemos buscar en todas partes. Y no sería lógico buscar en cualquier lugar. Debemos establecer una estrategia, una hoja de ruta, una serie de pasos, un algoritmo, para buscar vida en los lugares más probables. Eso es lo que haremos aquí. Es lo que propongo. ¿Me acompaña?

PRIMERA HOJA DE RUTA
-No sabemos cuál es la receta para la vida. Quizás no haya una, sino muchas. Pero sí sabemos que hay vida en la Tierra. Y que aquí la vida surgió gracias a que nuestro planeta tiene agua líquida. No se sabe bien cómo llegó el agua, quizás por asteroides. Pero sí sabemos que el agua permaneció gracias a que el planeta no está ni muy cerca ni muy lejos del Sol. Se le dice "zona habitable".


-También sabemos que la Tierra es un planeta rocoso, como Mercurio, Venus, Marte...Plutón. En cambio, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, son gaseosos. Al menos en nuestro caso, hace falta una superficie para que surja la vida. De modo que habría que prestar mayor atención a los planetas rocosos. Y, en el Sistema Solar, la composición está relacionada con el tamaño/masa. Demasiado grande es gaseoso.

Los planetas rocosos pueden tener mucha menos masa que la Tierra, o ser varias veces más grandes. Es decir, para ser rocoso hay un rango de tamaño y masa. En la bibliografía veremos que a los planetas extrasolares se los cataloga como Terrestres, Supertierras, Tipo Neptuno y Gigantes Gaseosos.
Podríamos decir que esta categorización se entra en la masa de los objetos. Pero también dice algo de las distancias, ya que en general, los gaseosos están más lejos de sus estrellas. Sin embargo, se descubrieron también los Júpiter calientes, gigantes gaseosos cercanos a sus estrellas.


-Por lo dicho, deberíamos buscar vida en planetas que posean algunas características como la Tierra: en tamaño-masa y en distancia al Sol. Otro dato importante es la estabilidad gravitatoria. La vida tarda en surgir y evolucionar. Para que la vida tenga tiempo, es necesario que el planeta permanezca, en vez de ser destrozado por altas fuerzas de marea, típicas de los sistemas múltiples.

-Falta decir que, si buscamos vida, convendría empezar por el Sistema Solar. Mercurio y Venus están muy cerca del Sol. De Júpiter en adelante, están muy lejos. Marte es el gran candidato. Además, tiene casquetes polares. Sin embargo, también habría que considerar las lunas. En el Sistema Solar hay más de 200 satélites naturales. Pero no tiene sentido buscar en todos. Algunas lunas están muy lejos, otras son demasiado chicas. Luego de este tamiz, quedan 3 ó 4 potenciales, alrededor de Júpiter y Saturno.

HOJA DE RUTA 2: SINTONÍA GRUESA SISTEMA SOLAR
Para desarrollar lo anterior, empecemos por casa. Para hallar vida en las lunas del Sistema Solar, podríamos enviar naves que sobrevuelen y nos permitan tener más datos. De hecho, eso fue lo que permitió hacer ese filtro y saber que hay algunas pocas lunas candidatas. Esto se hizo desde la década de 1970 con las sondas Voyager, Pioneer y luego Cassini.
Habría que enviar rovers, como se hizo en Marte. Pero primero habría que mapear esas lunas mejor para elegir los mejores lugares para descender.

Así como en las lunas, también en Marte habría que hacer esto. Es evidente que desde 1980 fue el punto de la hoja de ruta más desarrollado. El próximo mes, NASA lanzará la sonda Perseverance al planeta rojo. Será su noveno rover. Tendrá características muy especiales que valen un post propio. Pero podemos aquí concentrarnos en que hará algo que debería estar en nuestra hoja de ruta mejorada: traer a Tierra muestras del suelo marciano. Hasta ahora, los rovers tomaban imágenes y las enviaban como datos a la Tierra para su análisis. La Perseverancia de NASA tomará muestras que luego serán recogidas por otra nave y serán traídas al planeta en una serie de pasos que culminarían en 2031.

HOJA DE RUTA 3: SINTONÍA GRUESA OTROS SISTEMAS ESTELARES
Fuera del Sistema Solar, las distancias son muy grandes.
-Hay que buscar todo tipo de exoplanetas.
-Hay que prestar atención a los que sean rocosos (y por eso, más pequeños).
-Hay que prestar atención a los que estén en las zonas habitables (no muy lejos de la estrella).

Esto tiene grandes desafíos. Es difícil ver a los planetas del sistema solar, visibles a simple vista, cuando están sobre el horizonte junto con el Sol. La luz de la estrella impide ver cualquier otra cosa.

En NASA proponen crear un telescopio espacial que despliegue un "starshade" o "escudo estelar", con forma de una flor, que se pondría delante del telescopio y bloquee la luz estelar, para poder observar potenciales planetas a su alrededor.


https://www.youtube.com/watch?v=XYNUpQrZISc

Otra propuesta es la de los coronógrafos, usados para bloquear la luz de una estrella como nuestro Sol para poder estudiar su corona.

Una idea más osada, es la interferometría anulada. Consiste en lanzar varios telescopios espaciales que trabajen en sincronía y las señales de cada uno cancele la luz estelar.

Para detectar planetas hay que desarrollar métodos. Una posible manera es hacer "la gran Le Verrier". Los planetas tienen masa y son afectados por la gravedad. Pero también afectan a los demás cuerpos masivos, como las estrellas. Si una estrella posee algún planeta, el movimiento de la estrella es diferente que si no lo tiene. Además, en algún momento, el planeta queda alineado entre la estrella y la Tierra, bloqueando un poquito de la luz estelar. Con el desarrollo técnico y la habilidad teórica fue posible desarrollar al máximo estas técnicas y otras, como se nota en el primer gráfico.

Sin dudas, podríamos crear un telescopio especialmente dedicado a buscar planetas. La misión Kepler es la responsable de la mayor cantidad de descubrimientos a la fecha. Según el catálogo de NASA, hay 4164 exoplanetas confirmados y 5294 candidatos.
Pero además se lanzó TESS en 2018. El primer gráfico quedará chico.

Ilustración de cómo sería un interferómetro para anular la luz estelar con telescopios espaciales.

Es evidente que si se hubiera hecho esta hoja de ruta, habríamos llegado a este punto.

SINTONÍA FINA: EL PORVENIR
Habría que saber si en aquellos planetas rocosos, del tamaño terrestre, en la zona habitable, hay efectivamente agua líquida. ¿Se puede saber eso a distancia?
Ahhhhh, los espectros. ¿Qué sería de la astronomía sin telescopios? Casi nada. ¿Qué sería de la astronomía sin los espectros? Muy poco. Para analizar las atmósferas de los planetas, los astrónomos han propuesto algo muy ingenioso. Se observa a la estrella cuando el planeta está alineado con la Tierra. Una parte de la luz estelar pasa por la atmósfera del exoplaneta y es recibida en la Tierra. Así es posible saber, parcialmente, qué elementos químicos hay en la atmósfera planetaria.


Pero incluso si en los planetas rocosos, en la zona habitable, se hallan signos de agua líquida (vapor de agua en la atmósfera), ¿eso garantiza que hay formas de vida?
No, no hay garantías. Pero esos serían los mejores candidatos. ¿Cómo se sabrá, finalmente, si en tales planetas candidatos hay realmente alguna forma de vida?

EL GRAN PROBLEMA
Pues, se trata del gran problema de los "Planetas como la Tierra". Por un lado, son los mejores candidatos. Son difíciles de detectar, pequeños, cercanos a las estrellas, lejanos. A pesar de todos esos problemas, se han podido detectar unos cuantos y hay más por venir. Pero el porvenir es intrigante. No hay una forma actual que permita saber si en tales candidatos hay efectivamente vida.

La vida puede ser microbiana, bacterias, algas, árboles, roedores, o grandes mamíferos, pensemos en cetáceos o elefantes. A lo sumo miden 30 metros. Es imposible detectar objetos de tal tamaño, incluso en el sistema solar, usando telescopios. Habrá que ir, enviar sondas de superficie. Orbitar un exoplaneta podría ser significativo para saber más, pero difícilmente se pueda detectar vida a 200 mil kilómetros de la superficie.

Crear telescopios más grandes tampoco parece ser un buen camino para este objetivo. Y acercarse es un grave problema porque incluso a distancias cercanas, llevaría mucho tiempo (miles de años).

El proyecto Breakthrough Starshot propuso la iniciativa StarChip que consiste en una flota de micronaves impulsadas por un láser que podrían llegar al sistema estelar más cercano (que posee dos planetas) en 40 años de viaje.
Esta propuesta está todavía en pañales. Si se lograra, sería un hito muy destacado en la exploración espacial, pero incluso en tal caso, ¿podrán naves con instrumentos miniatura, a 150 millones de km del exoplaneta, detectar bacterias o elefantes? No, de ningún modo.

Línea de tiempo en la búsqueda de vida fuera de la Tierra: En abril de 1984 se descubrió el primer disco planetario alrededor de la estrella Beta Pictoris, con el telescopio du Pont de 2,5 metros en el Observatorio Las Campanas, en Chile. Crédito: Bradford A. Smith, Richard J. Terrile, NASA.

CONCLUSIÓN
Desde la década de 1980 hasta ahora, se ha desarrollado una hoja de ruta para la gran búsqueda de vida fuera de la Tierra. ¿Estamos solos? Sería formidable responder la pregunta, aunque sea encontrando fósiles o formas de vida simple.
Los astrónomos y técnicos han sido muy ingeniosos y creativos al desandar este camino plagado de problemas. En retrospectiva, lo hecho es formidable, maravilloso. Tener la capacidad de detectar exoplanetas a miles de años luz era impensable hace unas décadas. Traer a la Tierra material del suelo marciano sólo estaba en los planes de los autores de ciencia ficción. Pero ahora está por hacerse realidad con el lanzamiento de Perseverance.

En esta gran búsqueda, la humanidad se acercó bastante a la respuesta. Como en la rayuela, estamos cerca del "Cielo". Pero el último paso es, actualmente, imposible. No se descubrirá vida, fuera del Sistema Solar, antes de un siglo. A menos que se produzca alguna revolución tecnológica.

Mientras tanto, las lunas de Júpiter y Saturno, así como Marte, son nuestra mejor alternativa. Están más cerca y sí podemos enviar naves.

Habrá que Perseverar. Quizás los astrónomos necesiten leer Rayuela, la novela de Cortázar. Y recordar que la hoja de ruta puede ser otra. Habrá que patear el tablero...

La rayuela se juega con una piedrita que hay que empujar con la punta del zapato. Ingredientes: una acera, una piedrita, un zapato, y un bello dibujo con tiza, preferentemente de colores. En lo alto está el Cielo, abajo está la Tierra, es muy difícil llegar con la piedrita al Cielo, casi siempre se calcula mal y la piedra sale del dibujo. Poco a poco, sin embargo, se va adquiriendo la habilidad necesaria para salvar las diferentes casillas (rayuela caracol, rayuela rectangular, rayuela de fantasía, poco usada) y un día se aprende a salir de la Tierra y remontar la piedrita hasta el Cielo, hasta entrar en el Cielo, (Et tous nos amours, sollozó Emmanuèle boca abajo), lo malo es que justamente a esa altura, cuando casi nadie ha aprendido a remontar la piedrita hasta el Cielo, se acaba de golpe la infancia y se cae en las novelas, en la angustia al divino cohete, en la especulación de otro Cielo al que también hay que aprender a llegar. Y porque se ha salido de la infancia (Je n’oublierai pas le temps des cérises, pataleó Emmanuèle en el suelo) se olvida que para llegar al Cielo se necesitan, como ingredientes, una piedrita y la punta de un zapato.

Rayuela, Julio Cortázar, Capítulo 36.


Fuentes y enlaces relacionados
NASA EXOPLANETS
https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/

Iniciativa Breakthrough Starshot
https://breakthroughinitiatives.org/initiative/3

Sobre las imágenes
Rayuela: https://vientosenmimente.wordpress.com/2013/05/03/la-rayuela-se-juega-con-una-piedrita-que/

Gráficos: NASA-JPL

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