En la búsqueda de vida extraterrestre, nuestro primer vistazo de extraterrestres puede estar en el arco iris de colores que se ven desde la superficie de un exoplaneta.
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Esa es la idea engañosamente simple detrás de un estudio dirigido por Siddharth Hegde en el Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania. Visto desde años luz de distancia, las plantas en la Tierra le dan a nuestro planeta un tono distintivo en el infrarrojo cercano, un fenómeno llamado borde rojo. Esto se debe a que la clorofila en las plantas absorbe la mayoría de las ondas de luz visibles, pero comienza a volverse transparente a las longitudes de onda en el extremo más rojo del espectro. Una mirada extraterrestre a la Tierra a través de un telescopio podría hacer coincidir este color reflejado con la presencia de oxígeno en nuestra atmósfera y concluir que hay vida aquí.
Sin embargo, las plantas solo han existido durante 500 millones de años, un problema relativo en la historia de 4.600 millones de años de nuestro planeta. Los microbios dominaron la escena durante unos 2.500 millones de años en el pasado, y algunos estudios sugieren que volverán a gobernar la Tierra durante gran parte de su futuro. Entonces, Hegde y su equipo reunieron 137 especies de microorganismos que tienen pigmentos diferentes y que reflejan la luz de maneras específicas. Al construir una biblioteca de espectros de reflectancia de los microbios, los tipos de colores que esas criaturas microscópicas reflejan desde la distancia, los científicos que examinan la luz de los exoplanetas habitables pueden tener una gran cantidad de posibles señales para buscar, argumenta el equipo esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Nadie había mirado la amplia gama de vida diversa en la Tierra y preguntó cómo podríamos detectar tal vida en otros planetas e incluir la vida de ambientes extremos en la Tierra que podrían ser la 'norma' en otros planetas", Lisa Kaltenegger, un coautor del estudio, dice por correo electrónico. "Puede usarlo para modelar una Tierra que es diferente y tiene una biota generalizada diferente y ver cómo se vería en nuestros telescopios".
Para asegurarse de que obtuvieran suficiente diversidad, los investigadores observaron los microbios que viven en zonas templadas, así como las criaturas que viven en ambientes extremos como desiertos, manantiales minerales, respiraderos hidrotermales o áreas volcánicamente activas.
Si bien puede parecer que la vida extraterrestre podría adoptar una gran variedad de formas, por ejemplo, algo así como el Horta a base de silicio de Star Trek, es posible reducir las cosas si restringimos la búsqueda a la vida tal como la conocemos. Primero, a cualquier forma de vida que esté basada en el carbono y use agua como solvente no le gustarán las longitudes de onda cortas de la luz en el ultravioleta, porque este UV de alta energía puede dañar las moléculas orgánicas. En el otro extremo del espectro, cualquier molécula que las plantas alienígenas (o sus análogos) utilicen para la fotosíntesis no captarán la luz que está demasiado lejos en el infrarrojo, porque no hay suficiente energía en esas longitudes de onda más largas.
Además, la luz infrarroja lejana es difícil de ver a través de una atmósfera similar a la Tierra porque los gases bloquean muchas de estas ondas, y cualquier calor que emita el planeta ahogará cualquier señal de la vida de la superficie. Eso significa que los investigadores restringieron su biblioteca a los colores reflejados que podemos ver cuando observamos las longitudes de onda en la parte visible del espectro, la longitud de onda UV más larga y el infrarrojo de onda corta.
La biblioteca no será de mucha utilidad si no podemos ver las superficies de los planetas en primer lugar, y ahí es donde entra la próxima generación de telescopios, dice Kaltenegger. El telescopio espacial James Webb, programado para su lanzamiento en 2018, debería poder ver los espectros de atmósferas de exoplanetas relativamente pequeñas y ayudar a los científicos a resolver sus composiciones químicas, pero no podrá ver ningún espectro reflejado del material en la superficie . Afortunadamente, hay otros telescopios planificados que deberían poder hacer el trabajo. El Telescopio Europeo Extremadamente Grande, un instrumento de 40 metros en Chile, estará completo para 2022. Y el Telescopio de Estudio Infrarrojo de Campo Amplio de la NASA, que está financiado y en sus etapas de diseño, debería estar en funcionamiento a mediados de la década de 2020.
Otra cuestión es si los procesos geológicos o químicos naturales podrían parecerse a la vida y crear una señal falsa. Hasta ahora, los pigmentos de las formas de vida se ven muy diferentes de los reflejados por los minerales, pero el equipo tampoco ha examinado todas las posibilidades, dice Kaltenegger. Esperan hacer más pruebas en el futuro a medida que construyan la biblioteca digital, que ahora está en línea y gratuita para que cualquiera pueda explorarla en biosignatures.astro.cornell.edu.
"Este catálogo nos permite expandir nuestro espacio de búsqueda y nuestra imaginación", dice Kaltenegger.
