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En Búsqueda de la Respiración Extraterrestre

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En Búsqueda de la Respiración Extraterrestre

En remotos planetas, avanzados telescopios espaciales comenzarían pronto la búsqueda de señales químicas de vida extraterrestre.

NASA
ver leyendaEnero 10, 2002: Si "E.T." existe, ya sea en forma de un ser inteligente o de organismos mucho más simples, podríamos estar sobre su rastro dentro de muy poco tiempo. Por primera vez en la historia, el sueño de buscar señales de vida en otros sistemas solares está presente no sólo en la lista de deseos de los filósofos, sino en la lista de proyectos factibles y en proceso de planeamiento por el hombre.

Estos proyectos están tomando impulso rápidamente. Sólo seis años atrás, el primer planeta que giraba alrededor de otra estrella similar al Sol fue descubierto por científicos que utilizaron una técnica conocida como Detección Doppler  -- este  método permite detectar un planeta del tamaño de Júpiter, cercano a su Sol.  Hoy conocemos más de 80 candidatos a estos nuevos mundos, y muchos otros están siendo descubiertos continuamente.

Los científicos cruzaron una nueva frontera  en la investigación "exo-planetaria" el año pasado cuando, utilizando el Telescopio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope), detectaron sodio  en la atmósfera de un gigante mundo extraterrestre que orbitaba alrededor de la estrella HD 209458. Los datos aportados por el  Hubble no sólo revelaron que los exo-planetas tienen atmósferas, sino que también las podemos estudiar a la distancia. Por primera vez el hombre está descubriendo y explorando mundos fuera del sistema solar.
 

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Arriba: Mundos extraterrestres. Derechos reservados: Lynette Cook

Hasta ahora, todos los planetas conocidos fuera del sistema solar son gigantes de gas caliente -- lugares poco propicios para la vida. De hecho, algunos son tan grandes que ni siquiera podrían ser considerados como planetas, sino un tipo de estrella llamada "enana marrón," (Brown dwarf, en inglés). De mayor interés son los planetas de tamaño similar a la Tierra, los cuales son muy pequeños para ser detectados aun por el Telescopio Espacial Hubble. Sin embargo, los astrónomos creen que existen.

Aparece entonces Kepler , un telescopio espacial recientemente aprobado por la NASA. 

A partir del año 2006, Kepler observará casi 100 000 estrellas cercanas a nuestro planeta, buscando leves oscurecimientos producidos por planetas que obstruyen la luz de sus respectivas estrellas. Puesto que Kepler será lo suficientemente sensible como para detectar planetas tan pequeños como la Tierra, este sondeo celestial dará a los científicos una idea de cuán comunes son los planetas similares al nuestro -- y, de esta manera, identificar posibles candidatos para posteriores investigaciones.

ver leyendaSi todo sale como se ha planeado, una herramienta importante para la exploración de tales planetas estará en operación para fines de esta década. Con el nombre de Buscador de Planetas Terrestres ( TPF por sus siglas en inglés -- Terrestrial Planet Finder), este telescopio espacial utilizará una técnica llamada "interferometría" para reducir drásticamente el resplandor proveniente de la estrella madre, (con el consecuente oscurecimiento del planeta), lo que  permitirá  a los científicos ver al planeta que orbita alrededor de ella. El portal de Internet de la Agencia Espacial Europea que trata sobre un proyecto similar llamado Darwin, hace notar que "la búsqueda de planetas alrededor de estrellas cercanas es como tratar de distinguir, desde un mirador localizado a 1000 km de distancia, la tenue luz de una vela junto a un faro".

Es, en verdad, un desafío gigantesco, pero vale la pena. El objetivo es nada menos que encontrar mundos que pudiesen sostener algún tipo de vida -- y quizás algunos que ya la tienen.

Arriba: Aprovechando el comportamiento ondulatorio de la luz,  la interferometría puede anular la luz proveniente de una estrella, permitiendo que el telescopio fotografíe a los planetas más tenues que orbitan alrededor de ella. Imagen cortesía de la misión Buscador de Planetas Terrestres de la NASA.

Observando la "respiración" de E.T.

Los planetas que giran alrededor de otras estrellas están a varios años luz de distancia. (Un año luz es la distancia que recorre un haz de luz en un año -- aproximadamente 9.5 billones de km, o 5.9 billones de millas.) Aún con la óptica avanzada del TPF, los mundos similares a la Tierra aparecerían como pequeños puntos de luz. ¿Cómo, entonces, será posible aprender más sobre ellos?

ver leyendaSorprendentemente, esa pequeña mancha luminosa puede brindar mucha información acerca del planeta del cual proviene. Las "huellas digitales" de los compuestos químicos que esta luz ha tocado, incluyendo la atmósfera del planeta, están grabadas en ella. Al separar la luz en las distintas frecuencias que la componen -- lo cual para la luz visible produce los familiares colores del arco iris -- los científicos pueden analizar estas "huellas digitales" y conocer más sobre la química de la atmósfera del planeta.

Derecha: Si un astrónomo extraterrestre en un planeta distante estuviera explorando nuestro sistema solar, podría suponer que algo especial está sucediendo en la Tierra. Los espectros de Venus y Marte muestran señales de una atmósfera rica en bióxido de carbono, pero sólo el espectro de la Tierra tiene también fuertes señales de ozono y vapor de agua. Los científicos utilizarán pistas similares para buscar señales químicas de vida en otros planetas. Haga un clic sobre la imagen para ver un gráfico que muestra las huellas digitales de varios elementos químicos importantes en astrobiología. Imagen cortesía de la misión Buscador Planetario Terrestre de la NASA.

Si existe vida en gran escala sobre un planeta, la atmósfera debería mostrar señales de su presencia. De la misma manera que el aire que usted exhala tiene más bióxido de carbono y menos oxígeno que el aire inhalado, la respiración "combinada" de todas las formas de vida sobre un planeta cambiarán la química de su atmósfera. Y, si la vida allí es abundante, estos cambios podrían ser lo suficientemente importantes como para ser observados.

Una simple pregunta -- ¿pero, cómo sería la respiración de un extraterrestre? ¿Qué tipos de gases deberían ser buscados? Conocemos las respuestas de nuestro propio mundo, pero no es simple predecir como una biología extraterrestre podría interactuar con su atmósfera.

"Como astro biólogos debemos estar seguros de no ser demasiado  geocéntricos", dice Michael Meyer, científico principal de astrobiología en las Oficinas Centrales de la NASA en Washington, D.C.

La posibilidad de que la vida en algún otro lugar tenga una biología totalmente diferente a la nuestra, es quizás la parte más emocionante y desafiante de la astrobiología (para no mecionar un tema siempre presente en la ciencia ficción). Si la vida evolucionó a través de mutaciones al azar y selección natural, ¿por qué deberíamos suponer que formas de vida extraterrestre sean aún remotamente similares a las de la Tierra?

ver leyenda" Debemos ser muy cuidadosos acerca de cómo la biología extraterrestre podría ser difierente a la nuestra, especialmente cuando hablamos de moléculas de mayor tamaño" tales como ADN, dice David Des Marais, investigador principal del Instituto de Astrobiología (Astrobiology Institute) en el Centro de Investigación Ames (Ames Research Center) de la NASA.

Por ejemplo, la gente ha especulado que el silicio, principal componente químico de la arena y primo cercano del carbono, podría formar la base sobre la cual la vida extraterrestre se hubiese originado. La vida en otros planetas podría no necesitar de la luz solar y depender, sin embargo, de la energía geotérmica almacenada en compuestos del azufre e hidrógeno emitidos desde el interior del planeta, de manera similar a los ecosistemas de respiraderos hidrotérmicos submarinos en la Tierra. O, quizás, la química de la vida extraterrestre sea completamente diferente e inimaginable.

Arriba: Hasta la vida en la Tierra puede sorprender a los científicos. Las extrañas criaturas de las grandes profundidades marinas, descubiertas en 1977, viven a base de energía química en vez de luz solar. [más información]

Afortunadamente, las limitaciones químicas dentro de las cuales la vida puede funcionar, hacen probable que las moléculas simples tales como oxígeno y bióxido de carbono jueguen los mismos roles en una biología extraterrestre de como lo hacen en la Tierra.

"Supongamos," dice Meyer, "que existe una forma de vida basada en el silicio. [Podría ser] fotosintética y de todas maneras usted terminaría con oxígeno en la atmósfera. Usted podría llegar allí y encontrar que la vida es completamente diferente, pero parte de la química podría ser similar [a la terrestre]".

"Las moléculas pequeñas van a ser más universales", dice Des Marais. "Moléculas grandes como el ADN y la clorofila representan innovaciones posteriores y más sofisticadas de la vida en la Tierra, pero también podrían ser las mismas moléculas que hayan sido diferentes en otros lugares".

Por ésta y otras razones, la exploración de planetas distantes similares a la Tierra con el TPF, se concentrará en el estudio de gases simples tales como el oxígeno, ozono, bióxido de carbono, metano y, por supuesto, vapor de agua.

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Abajo: El oxígeno gaseoso puede ser un excelente indicador de vida. Pero, advierten los científicos, el oxígeno ha sido abundante en la Tierra sólo después de la aparición de la fotosíntesis -- ¡probablemente mil millones de años o más después  de que la vida comenzara! Para tener mayores posibilidades de encontrar vida extraterrestre, los astro biólogos deben también tener en cuenta cómo era la Tierra en sus comienzos, cuando la atmósfera era diferente. Imagen cortesía de David Des Marais and Kevin Zahnle.

El oxígeno y su primo y compañero ozono, encabezan la lista de las moléculas más buscadas.

En ausencia de vida, el oxígeno sería un elemento raro en mundos rocosos. Una pequeña cantidad podría ser creada por la radiación ultravioleta que desintegra las moléculas de vapor de agua en hidrógeno y oxígeno. Pero éste sería rápidamente consumido por las rocas y minerales sobre la superficie del planeta en reacciones químicas "oxidantes" que producen, por ejemplo, herrumbre. Los gases volcánicos también reaccionan con el oxígeno y lo remueven de la atmósfera. De esta manera, sólo los procesos geológicos son suficientes para prevenir la acumulación de oxígeno.

Una atmósfera rica en oxígeno, por lo tanto, está fuera del equilibrio químico, sugiriendo que algún agente activo -- llamado vida fotosintética -- está constantemente restableciendo el suministro de oxígeno. Como Carl Sagan notó en un artículo de la revista Investigación y Ciencia (Scientific American en inglés), "la gran concentración de oxígeno (20 por ciento) presente en la densa atmósfera de la Tierra es difícil de explicar  [de otra manera que no sea por la existencia de la vida]". Lo mismo sería cierto para planetas alrededor de otras estrellas.

Abajo: Los planetas similares a la Tierra tendrán atmósferas ricas en oxígeno (con algo de metano) y signos reveladores de clorofila sobre la superficie.

ver leyendaEl segundo blanco en la lista de moléculas es el metano. Los científicos sospechan que durante aproximadamente los primeros mil millones de años, la vida en la Tierra aún no había desarrollado un tipo de fotosíntesis que produjera oxígeno. Por el contrario, los microorganismos que dominaban el planeta obtenían la energía de gases provenientes del interior de la Tierra, y algunos de ellos producían metano como subproducto.

Sobre un planeta con una geología similar a la de la Tierra, niveles de metano superiores a 100 partes por millón sugerirían la presencia de vida. Pero el encontrar metano sería un descubrimiento más ambiguo que el oxígeno, porque planetas de diferente constitución geológica podrían producir abundante metano aún sin la presencia de vida.

Otras características de estos planetas -- tales como su tamaño, distancia de su estrella, niveles de bióxido de carbono y vapor de agua, y su reflectividad -- ayudarán a los científicos a interpretar correctamente la presencia de metano u oxígeno. Estos datos adicionales pueden ser  también medidos (o al menos estimados) utilizando el TPF  y otros telescopios.

Algunas de estas ideas  ya han sido puestas a prueba en un planeta que se sabe posee vida -- la Tierra.

En 1990, la nave espacial Galileo realizó un acercamiento sobre nuestro planeta en su tortuoso viaje a Júpiter. A medida que pasaba, los sensores de Galileo detectaron altos niveles de oxígeno y metano en la atmósfera de la Tierra e indicios de clorofila en la superficie. La clorofila, que absorbe luz en la zona lejana del rojo en el espectro de luz visible, es una "bandera roja" para la vida. El TPF no "verá" la clorofila en la superficie de un planeta debido a que el  vapor de agua en la atmósfera, que es opaco en el rango del infrarrojo intermedio que sería observado por el PTF, ocultaría la superficie más abajo. Sin embargo, aún así, sin clorofila, el oxígeno y el metano -- los cuales pueden ser detectados por el TPF -- serían una prueba convincente de la existencia de vida.

ver leyendaSi el TPF encontrara un planeta habitable con mucho oxígeno y algo de metano en su atmósfera, ésto sería un descubrimiento trascendental.

¿Pero, los espectros de mundos distantes podrían realmente demostrar que la vida allí existe? Una "prueba"es siempre algo difícil, sobre todo cuando hablamos de vida extraterrestre. Sin embargo, tal evidencia sería "muy convincente" para los astro biólogos.

Izquierda:  Este diseño propuesto para la misión del Buscador Planetario Terrestre combinará la luz de cuatro poderosos telescopios para poder observar planetas del tamaño de la Tierra que orbiten otras estrellas. [más información]

Esto podría suceder algún día ... y después de percibir el primer olor de respiración extraterrestre, la humanidad no abandonará esta búsqueda. El próximo paso sería un telescopio espacial aún más poderoso, que podría ver el planeta como algo más que un punto de luz, permitiendo a los científicos estudiar  las características de la superficie tales como los continentes y observar los cambios de las estaciones. Quizás hacia fines de la próxima década podría ser posible enviar una sonda a través del espacio interestelar para echar un vistazo desde más cerca, y el cual podría brindar evidencia indisputable.

Las pruebas llegarán para los que tengan paciencia: aún utilizando tecnologías avanzadas de propulsión , una sonda podría tardar décadas en llegar a una estrella vecina. Pero para contestar una pregunta fundamental que se ha hecho la humanidad por siglos -- ¿Estamos solos? -- quizás no habrá que esperar tanto.

Enlaces a la Red en inglés y españolPlanetQuest -- Conozca más acerca de la búsqueda de planetas del JPL. Otro excelente portal de internet es ExoPlanets.org.

La Búsqueda de Vida Extraterrestre -- en este artículo de Investigación y Ciencia (en inglés), Carl Sagan discute las señales químicas de vida sobre otro planeta y un experimento de "control" inesperado -- el acercamiento a la Tierra de la sonda espacial Galileo en 1990.

Atmósferas Extraterrestres -- Artículo Ciencia@NASA: Noticias Científicas de NASA: El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha detectado la atmósfera de un planeta que gira alrededor de una estrella semejante al Sol.

¿Puede Existir la Vida basada en el Silicio? -- la respuesta de un científico, de Investigación y Ciencia.

La Tecnología de Telescopios Podría Brindar Imágenes de Planetas Fuera del Sistema Solar -- Artículo del Washington Post (en inglés): Telescopios localizados en la superficie terrestre equipados con espejos flexibles están al borde de fotografiar planetas gigantes orbitando estrellas cercanas.

Formas de la Vida Extraterrestre -- artículo de Science@NASA (en inglés): los científicos de la NASA utilizan por primera vez algoritmos de inteligencia artificial para buscar organismos extraterrestres.

Los más Buscados de la Astrobiología -- artículo de Science@NASA (en inglés): una falla en retractarse de su herejía resultó en el extraño caso de Giordano Bruno.

¿Cuando apareció la fotosíntesis en la Tierra? -- un artículo de Davis Des Marais

Historia del Universo -- un cursillo sobre las fases de la evolución cósmica, desde el Big Bang hasta el surgimiento de la vida en la Tierra. Del programa "Orígenes", de la NASA

Mapa de rutas de Astrobiología -- una serie de objetivos en la búsqueda de vida más allá de la Tierra, del Centro de Investigación Ames de la NASA.

Interferometría -- más información sobre esta técnica, de la página de principal de la Misión de Interferometría Espacial (Space Interferometry Mission).

La búsqueda de vida en el Universo -- del programa "Orígenes" de la NASA.

Instituto de Astrobiología de la NASA -- página principal.

Programa "Orígenes" de la NASA -- página principal del programa de la NASA que trata de resolver las preguntas relacionadas con los orígenes de la vida en la Tierra y su posible presencia en otros planetas.

Proyecto Búsqueda de Planetas de la Universidad de California -- información acerca de algunos de los planetas conocidos fuera del sistema solar (exo-planetas).

La Misión Terrestre Buscador de Planetas -- página principal del telescopio espacial que buscará signos de vida en mundos distantes.

La Misión de Interferometría Espacial -- un precursor del Buscador de Planeta Terrestre que será el primero en aplicar la interferometría espacial.

Telescopio espacial Kepler -- página principal.


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Créditos y Contactos

Autor: Patrick L. Barry
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls



Relaciones con los medios: Steve Roy
Traducción al Español: Gonzalo Estavillo
Traducción de Gráficas: Boris G. Simmonds
Editor en Español: Hector Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye  a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.