La mejor esperanza de encontrar vida en otro mundo no es escuchar mensajes codificados o viajar a estrellas distantes, sino detectar señales químicas de vida en las atmósferas de los exoplanetas. A menudo se piensa que este avance tan esperado supera a nuestros observatorios actuales, pero un nuevo estudio sostiene que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) podría lograrlo.
La mayoría de los exoplanetas que hemos descubierto hasta ahora se han encontrado por el método de tránsito. Aquí es donde un planeta pasa frente a su estrella desde nuestro punto de vista. Aunque no podemos observar el planeta directamente, podemos ver que el brillo de la estrella cae en una fracción de un porcentaje. Mientras observamos las estrellas a lo largo del tiempo, podemos encontrar un patrón regular de caídas en el brillo, que indican la presencia de un planeta.
El brillo de la estrella disminuye porque el planeta bloquea parte de la luz de las estrellas. Pero si el planeta también tiene una atmósfera, entonces una pequeña cantidad de luz atravesará la atmósfera antes de llegar a nosotros. Dependiendo de la composición química de la atmósfera, se absorberán ciertas longitudes de onda, formando espectros de absorción dentro de los espectros de luz de las estrellas. Durante mucho tiempo hemos podido identificar átomos y moléculas por sus espectros de absorción y emisión, por lo que, en principio, podemos determinar la composición de la atmósfera de un planeta utilizando el método de tránsito.
Si bien la idea es sencilla, ponerla en práctica es un desafío. Por ejemplo, la luz de las estrellas no se limita a un flujo continuo de luz. Hay bengalas, estrellas y otras perturbaciones que provocan ruido en la señal. Incluso la simple detección de caídas en el brillo planetario es difícil debido a esto. Y aunque el planeta bloquea menos de un porcentaje de la luz, la cantidad de luz estelar que atraviesa la atmósfera de un exoplaneta es realmente pequeña. Se necesitarían múltiples tránsitos con observaciones espectrales muy detalladas para detectar los espectros de la atmósfera.
Hemos hecho esto con algunos exoplanetas, como detectar la presencia de agua y compuestos orgánicos, pero se ha hecho con grandes planetas gaseosos con atmósferas espesas. No podríamos hacer eso con mundos rocosos similares a la Tierra. Nuestros telescopios no son lo suficientemente sensibles para eso. Pero este nuevo estudio muestra que el JWST puede detectar firmas bioquímicas específicas dependiendo de su abundancia en la atmósfera.
El equipo simuló las condiciones atmosféricas de cinco tipos generales de mundos similares a la Tierra: un mundo oceánico, un mundo volcánicamente activo, un mundo rocoso durante un período de intenso bombardeo, una Tierra gigante y un mundo como la Tierra cuando surgió la vida. Asumieron que todos estos mundos tenían una presión superficial de menos de 5 atmósferas y calcularon los espectros de absorción de varias moléculas producidas orgánicamente, como el metano, el amoníaco y el monóxido de carbono. Estas moléculas también se pueden moldear de formas no biológicas, pero son una buena base como prueba de concepto.
Descubrieron que con una atmósfera razonablemente espesa, JWST, específicamente el instrumento NIRSpec G395M/H, podría confirmar la presencia de estas partículas durante 10 tránsitos del planeta. Las supertierras y otros mundos con atmósferas espesas serían más fáciles de manejar, pero aún podrían existir mundos habitables.
Dada la cantidad de tránsitos necesarios, lo mejor para detectar firmas biológicas con el JWST serán los mundos cercanos a las estrellas enanas rojas, como el sistema Trappist-1, que contiene muchos planetas potencialmente del tamaño de la Tierra. Dada la superposición entre los orígenes biológicos y no biológicos, las observaciones del JWST pueden no ser suficientes para confirmar la existencia de vida, pero este estudio muestra que estamos muy cerca de esa capacidad.
referencia: Claringbold, Alister, et al. «Las moléculas prefirmadas se pueden detectar en las atmósferas templadas de los exoplanetas utilizando el JWST. » arXiv preimpreso arXiv: 2306.02897 (2023).
