La tecnología del telescopio avanza rápidamente, a medida que se construyen instrumentos cada vez más grandes. Si hay vida allí, ¿la reconoceremos? Investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y la NASA han desarrollado una lista de épocas en la historia de la atmósfera de la Tierra que podrían verse a través de este instrumento; desde los primeros tiempos en que la vida emergió a nuestra atmósfera actual, rica en oxígeno / nitrógeno.
Es solo cuestión de tiempo antes de que los astrónomos encuentren un planeta del tamaño de la Tierra que orbita una estrella distante. Cuando lo hacen, las primeras preguntas que las personas harán son: ¿Es habitable? Y aún más importante, ¿ya hay vida presente en él? En busca de pistas sobre las respuestas, los científicos buscan su planeta de origen, la Tierra.
Los astrónomos Lisa Kaltenegger del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y Wesley Traub del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y CfA, proponen usar la historia atmosférica de la Tierra para comprender otros planetas.
"Los buenos planetas son difíciles de encontrar", dijo Kaltenegger. "Nuestro trabajo proporciona las señales que los astrónomos buscarán al examinar mundos verdaderamente similares a la Tierra".
Los registros geológicos muestran que la atmósfera de la Tierra ha cambiado drásticamente durante los últimos 4.500 millones de años, en parte debido a las formas de vida que se desarrollan en nuestro planeta. Al mapear qué gases comprendieron la atmósfera de la Tierra durante su historia, Kaltenegger y Traub proponen que al buscar una composición de la atmósfera similar en otros mundos, los científicos podrán determinar si ese planeta tiene vida y, si es así, la etapa evolutiva de esa vida. El documento de investigación que describe su trabajo está disponible en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Hasta la fecha, todos los planetas extrasolares se han estudiado indirectamente, por ejemplo, al monitorear la forma en que una estrella anfitriona se tambalea cuando la gravedad del planeta tira de ella. Solo se han detectado directamente cuatro planetas extrasolares, y son mundos masivos del tamaño de Júpiter. La atmósfera de uno de estos mundos fue detectada por otro científico de la CfA, David Charbonneau, utilizando el telescopio espacial Spitzer de la NASA. La próxima generación de misiones basadas en el espacio, como el Terrestrial Planet Finder (TPF) de la NASA y el Darwin de la ESA, podrán estudiar directamente mundos cercanos del tamaño de la Tierra.
Los astrónomos en particular quieren observar los espectros visibles e infrarrojos de planetas terrestres distantes para aprender sobre sus atmósferas. Gases particulares dejan firmas en el espectro de un planeta, como huellas digitales o marcadores de ADN. Al detectar esas huellas digitales, los investigadores pueden aprender sobre la composición de una atmósfera e incluso deducir la presencia de nubes.
Hoy en día, la atmósfera de la Tierra consta de aproximadamente tres cuartos de nitrógeno y un cuarto de oxígeno, con un pequeño porcentaje de otros gases como el dióxido de carbono y el metano. Pero hace cuatro mil millones de años, no había oxígeno presente. La atmósfera de la Tierra ha evolucionado a través de seis épocas distintas, cada una caracterizada por una mezcla particular de gases. Utilizando un código de computadora desarrollado por Traub y el colega de CfA Ken Jucks, Kaltenegger y Traub modelaron cada una de las seis épocas de la Tierra para determinar qué huellas digitales espectrales serían vistas por un observador distante.
"Al estudiar el pasado de la Tierra, podemos aprender sobre el estado actual de otros mundos", explicó Traub. "Si se encuentra un planeta extrasolar con un espectro similar a uno de nuestros modelos, podríamos caracterizar el estado geológico de ese planeta, su habitabilidad y el grado en que la vida ha evolucionado en él".
Para comprender mejor estos períodos de tiempo, o "épocas", y para ponerlos en perspectiva, uno puede escalar la historia de 4.5 mil millones de años de la Tierra a un año, adjuntando fechas que comienzan con el 1 de enero, la fecha en que se formó la Tierra.
EPOCH 0 - 12 de febrero
En la Época 0 (hace 3.900 millones de años), la joven Tierra poseía una atmósfera turbulenta y húmeda compuesta principalmente de nitrógeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los días eran más cortos y el sol estaba más tenue, brillando como una esfera roja a través de nuestro cielo anaranjado de color ladrillo. El único océano que cubría todo nuestro planeta era de un marrón lodoso que absorbía el bombardeo de meteoritos y cometas entrantes. El dióxido de carbono ayudó a calentar nuestro mundo ya que el sol infantil era un tercio menos luminoso que el actual. Aunque no sobrevivieron fósiles de este período de tiempo, las firmas de vida isotópicas pueden haberse quedado atrás en las rocas de Groenlandia.
EPOCH 1 - 17 de marzo
Hace unos 3.500 millones de años (Época 1), el paisaje del planeta presentaba cadenas de islas volcánicas que sobresalían del vasto océano global. La primera vida en la Tierra fueron las bacterias anaerobias, bacterias que podrían vivir sin oxígeno. Estas bacterias bombearon grandes cantidades de metano a la atmósfera del planeta, cambiándolo de manera detectable. Si existen bacterias similares en otro planeta, futuras misiones como TPF y Darwin podrían detectar su huella digital en la atmósfera.
EPOCH 2 - 5 de junio
Hace unos 2.400 millones de años (Época 2), la atmósfera alcanzó su concentración máxima de metano. Los gases dominantes fueron nitrógeno, dióxido de carbono y metano. Las masas continentales comenzaron a formarse. Las algas verdeazules comenzaron a bombear grandes cantidades de oxígeno a la atmósfera. Grandes cambios estaban por suceder.
"Lamento decir los primeros signos de E.T. probablemente no será una transmisión de radio o televisión; en cambio, podría ser oxígeno de las algas ", se lamentó Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 de julio
Hace dos mil millones de años (Época 3), estos primeros organismos fotosintéticos cambiaron el equilibrio de la atmósfera permanentemente: produjeron oxígeno, un gas altamente reactivo que eliminó gran parte del metano y el dióxido de carbono, al tiempo que sofocó a las bacterias anaerobias productoras de metano. Al hacerlo, la atmósfera del planeta obtuvo su primer oxígeno libre. El paisaje ahora era plano y húmedo. Con los volcanes humeando en la distancia, las piscinas de espuma de color marrón verdoso brillantemente brillantes crearon un brillo en el agua llena de hedor. La revolución del oxígeno estaba totalmente en marcha.
“La introducción de oxígeno fue catastrófica para la vida dominante en la Tierra en ese momento; lo envenenó ”, dijo Traub. "Pero al mismo tiempo, hizo posible la vida multicelular, incluida la vida humana".
EPOCH 4 - 13 de octubre
Hace 800 millones de años, la Tierra entró en la Época 4, con continuos aumentos en los niveles de oxígeno. Este período de tiempo coincide con lo que ahora se conoce como la "Explosión del Cámbrico". Comenzando hace 550 a 500 millones de años, el Período Cámbrico es un importante marcador en la historia de la vida en la Tierra: es el momento en que la mayoría de los principales grupos de animales aparecen por primera vez en los registros fósiles. La Tierra ahora estaba cubierta de pantanos, mares y algunos volcanes activos. Los océanos se unieron con la vida.
EPOCH 5 - 8 de noviembre
Finalmente, hace 300 millones de años en la Época 5, la vida se había trasladado de los océanos a la tierra. La atmósfera de la Tierra había alcanzado su composición actual de nitrógeno y oxígeno principalmente. Este fue el comienzo del período mesozoico que incluyó a los dinosaurios. El paisaje se parecía al Parque Jurásico un domingo por la tarde.
EPOCH 6 - 31 de diciembre (11:59:59)
La pregunta intrigante que queda es: ¿Cómo sería la Época 6, el período de tiempo que los humanos ocupan hoy? ¿Podríamos detectar los signos reveladores de tecnologías alienígenas en mundos distantes?
A medida que se acumula el consenso general entre los científicos de que la actividad humana ha alterado la atmósfera de la Tierra al introducir dióxido de carbono y gases como el freón, ¿podríamos identificar las huellas digitales espectrales de esos subproductos en otros mundos? Aunque los satélites en órbita terrestre y los experimentos con globos pueden medir estos cambios aquí en casa, la detección de efectos similares en un mundo distante está más allá de las capacidades de los próximos programas como Terrestrial Planet Finder y Darwin. Se necesitarán flotillas gigantescas de futuros telescopios infrarrojos basados en el espacio para poder realizar esas mediciones.
"Tan desalentador como suena este desafío", dijo Kaltenegger, "creo que en las próximas décadas sabremos si nuestro pequeño mundo azul está solo o no en el Universo o si hay vecinos ahí afuera esperándonos".
Esta investigación fue financiada por la NASA.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio de la Universidad de Harvard. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de CfA
