NeoFronteras

Varias noticias sobre exoplanetas se han acumulado en los últimos días, debido en parte a la celebración de un congreso.

La presencia de los continentes terrestres podría ser inferida por una civilización extraterrestre avanzada usando técnicas fotométricas. Fuente: H. Kawahara y Y. Fujii.

La edad de una estrella no es fácil de averiguar. En principio es difícil decir si una estrella tiene 1000 o 10.000 millones de años. Una pista la proporciona el periodo de rotación, ya que conforme pasa el tiempo la rotación de una estrella es cada vez más lenta.
Soren Meibom del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ha realizado un estudio sobre la rotación de las estrellas y presentado sus resultados en el reciente congreso de la American Astronomical Society [1].
La edad de las estrellas es especialmente importante para los cazadores de planetas. Con cerca ya de 2000 exoplanetas detectados hay que tratar de comprender mejor los sistemas planetarios en donde se encuentran y cómo han evolucionado en el tiempo. Si además queremos saber si ha habido posibilidades para que surja la vida, el tiempo que haya transcurrido desde la creación del sistema (que es casi lo mismo que decir que desde la creación de la estrella) permite inferir esas posibilidades. Cuanto más viejo sea un planeta más probabilidades hay de que haya evolucionado la vida hacia formas complejas. Recordemos que, al menos aquí en la Tierra, durante miles de millones de años la única vida que había fue la microbiana.
Si una estrella pertenece a un cúmulo es fácil inferir la edad de las estrellas que lo componen basándose en el color y brillo de las mismas. Pero para estrellas aisladas esta técnica no funciona.
Meibom y sus colaboradores han usado el telescopio Kepler para medir la rotación de las estrellas en cúmulo NGC 6811 y han multiplicado por dos los datos que se tenían sobre rotaciones en cúmulos jóvenes. A partir de esos datos han inferido la relación entre rotación y edad en las estrellas y calibrado este nuevo sistema de medida para estrellas aisladas. Al nuevo campo de estudio se le ha llamado Girocronología.
Para poder medir la rotación se pueden usar las manchas solares presentes en las superficies estelares, que se mueven según gira la estrella y que producen variaciones en el brillo que se pueden medir. Esta variación de brillo es difícil de medir en tierra con telescopios convencionales porque es muy pequeña y además el tamaño y número de manchas disminuye con la edad de la estrella, pero es fácil de medir con un telescopio espacial como Kepler.
El estudio fue ampliado, de todos modos, con el instrumento Hectochelle montando en el telescopio MMT del monte Wilson en Arizona. Hectochelle es capaz de medir 240 estrellas a la vez y permitió hacer medidas de 7000 estrellas durante los cuatro años que duró el estudio.
Los periodos de rotación de las estrellas del cúmulo estudiadas varían entre 1 día y 11 días, mientras que el Sol tarda 28 días en completar una vuelta.
El equipo de investigadores planea realizar este mismo tipo de análisis en otros cúmulos para así perfeccionar la técnica.

Una de las cosas que más ha sorprendido de los exoplanetas que conocemos es la presencia de estos cuerpos en sitios en donde no se les esperaba. Uno de esos casos es el de los “neptunos calientes”, planetas con una masa similar a la de Neptuno que orbitan cerca de su estrella. La visión tradicional dice que probablemente estos planetas se formaron lejos de ese lugar y luego emigraron hacia órbitas más interiores.
Ahora Brad Hansen, de UCLA, y Norm Murray, del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, sostienen que esos neptunos calientes surgieron ahí mismo [2]. Se basan en modelos sobre formación planetaria para apoyar esa afirmación.
Sugieren que el disco de gas y polvo que da lugar a los planetas es particularmente masivo y se pueden formar grandes núcleos en la región interior con la suficiente fuerza gravitatoria como para atraer suficiente gas que finalmente darían lugar a ese tipo de planetas.
En nuestro sistema solar no había suficiente masa en la región interior del disco protoplanetario y no se formaron planetas masivos allí, sólo se formaron en regiones alejadas.
Puede que la relativa abundancia (al fin y la cabo son fácilmente detectables con las técnicas al uso) de este tipo de planetas nos haga pensar que la vida es menos probable en esos sistemas solares, pero no tiene por qué ser así. Aunque un planeta de tipo joviano puede ser menos acogedor para la vida, sus lunas quizás sí lo sean. Una luna gigante que gire alrededor de uno de estos planetas que se encuentre en la zona de habitabilidad puede ser igualmente propicia para la vida.

Seamos realistas, las posibilidades de que en unos pocos años se construya un sistema de observación espacial gigante que permita ver directamente la imagen de un exoplaneta son más bien remotas debido a los desafíos técnicos que ello implica. Incluso la posibilidad de ver solamente los puntitos de luz correspondientes es casi igualmente remota por falta de financiación. Pero quizás llegue un día en que esto último sea posible y podamos ver esos puntos azul pálido suspendidos en la inmensa negrura espacial.
La diversidad superficial de la Tierra incluye los continentes, los océanos y las condiciones meteorológicas y son la espina dorsal de la biodiversidad. Saber estos parámetros en otros planetas puede ser fundamental a la hora de evaluar las posibilidades de vida compleja. Pero para poder inferir la existencia de mares, continentes y nubes hay que realizar estudios previos.
Eso es precisamente lo que Hajime Kawahara y Yuka Fujii, de la Universidad Metropolitana de Tokio y de la Universidad de Tokio respectivamente, han hecho recientemente. En su estudio [3] han desarrollado una técnica para medir el albedo de los exoplanetas en función del tiempo y poder levantar mapas de su superficie aunque no se disponga de imágenes 2D de ellos.
En nuestro caso, la distribución de nubes y una superficie inhomogénea genera variaciones fotométricas (variaciones en la intensidad de luz) que difunde la luz según la Tierra gira. Según estos investigadores se pueden analizar curvas de luminosidad de otros planetas usando técnicas fotométricas multibandas, y que esto posibilita separar las distintas características superficiales que finalmente permitan levantar mapas elementales.
Sobre el papel han demostrado que midiendo la inversión de la diferencia de reflectividad en las bandas de 0,8-0,9 μm y 0,4-0,5 μm (micras) se podría inferir la distribución continental salvo en latitudes permanentemente cubiertas por nubes. Midiendo lo mismo, pero para las bandas 0,8-0,9 μm y 0,6-0,7 μm, se podría poner de manifiesto la presencia de vegetación en las regiones ecuatoriales. Afirman que también se podría averiguar la oblicuidad y los equinoccios, así como las variaciones estacionales, con estas técnicas fotométricas.
Aun cuando el nuevo telescopio espacial quizás pueda ver algunos exoplanetas, para poder ver directamente un planeta como la Tierra se necesitará una tecnología más avanzada. Lamentablemente, la NASA ha dejado de financiar las investigaciones que venía haciendo sobre este tipo de técnicas debido a problemas presupuestarios.
Hay pocas causas científicas tan nobles como la de tratar de encontrar otros planetas similares a la Tierra. Sea cual sea el resultado de un estudio de ese tipo siempre nos dirá mucho acerca de nuestro planeta y nosotros mismos. Esperemos que esto se rectifique y que un día relatemos en estas misma páginas alguna noticia sobre océanos y continentes de algún lejano exoplaneta.

Cuando se trata de evaluar las posibilidades de existencia de vida en otros planetas muchas veces se ha comparado con el caso terrestre que, al fin y al cabo, es el único caso de planeta con vida que conocemos. Pero las posibilidades de que aparezca la vida, o que ésta se conserve, disminuyen si se exige la presencia de un satélite natural como la Luna. La Luna es comparativamente muy grande y casi del mismo tamaño que las lunas galileanas en Júpiter. La Tierra y la Luna casi forman un planeta doble, un caso único.
En 1993 Jacques Laskar y Philippe Robutel mostraron que la Luna ayuda a estabilizar el eje terrestre y con ello estabiliza las estaciones. Sin la Luna las perturbaciones gravitatorias harían que la inclinación de dicho eje variara y que no estuviese relativamente fijo (más o menos) en los 23,5 grados de inclinación. Así por ejemplo, el eje de Marte (que sólo tiene dos lunas enanas) ha variado en el pasado entre los 10 grados y los 60 grados.
Algunos astrobiólogos han sugerido que un planeta similar a la Tierra en la zona de habitabilidad tendría que tener además una luna grande para poder soportar la vida compleja en su superficie por largos periodos de tiempo.
Se cree que la Luna se formo gracias a una colisión colosal al poco de formarse el Sistema Solar. Los cálculos de probabilidades indican que sólo un 1% de los planetas como la Tierra tendrían una luna de gran tamaño. Esto significaría que los planetas con vida compleja serían escasos.
Ahora Jack Lissauer del Ames Research Center de la NASA y sus colaboradores han realizado un estudio [4] mucho más optimista sobre el asunto. Han realizado una serie de simulaciones detalladas en las que se muestra que la posible vida compleja en las exotierras sin luna sufre menos de lo que se esperaba.
Al parece sí es verdad que las variaciones en la inclinación del eje de rotación son menores si hay luna, pero las consecuencias de su ausencia no son tan dramáticas. Las escalas de variación son del orden de mil millones de años. Por tanto, según este estudio, la vida compleja tendría tiempo de sobra para aparecer y evolucionar en condiciones climáticas estables. No está claro que pasaría durante el cambio de inclinación, pero quizás su efecto sea del mismo grado o menor que sobre una vida compleja sometida a eventos dramáticos como la deriva continental, las erupciones masivas, los impactos de meteoritos y otros factores que han influido mucho sobre la vida en la Tierra. Puede que también tenga tiempo de adaptarse a las nuevas condiciones.
La probabilidad de cambio de inclinación del eje de rotación dependerá de las perturbaciones gravitatorias y estás dependerán de la presencia de otros cuerpo en el sistema. Un planeta solitario en su sistema o con otros planetas poco masivos y lejanos tendría un eje muy estable.
Este estudio multiplicaría por 10 las posibilidades de vida compleja en otros planetas en comparación con los que se creía antes.
Aunque si hacemos caso de otro estudio [5] no nos debemos de preocupar por la escasez de lunas gigantes. Según un grupo internacional de investigadores el número de planetas con grandes lunas puede ser muy superior a lo que se pensaba.
Si asumimos que la generación de grandes lunas se debe a grandes colisiones, las simulaciones que estos investigadores han realizado indican que la probabilidad de que esto se dé está entre 1/6 y 1/45, que en cualquier caso es una probabilidad alta. Aunque hay otros expertos que dicen que esas conclusiones son precipitadas y que se necesitan más estudios.
La importancia dada al estudio de Lissauer por algunos contrasta con la que le dan otros, que asumen que, una vez que surge la vida, ésta se adaptará a las condiciones nuevas que se presenten.
De todos modos, ¿cómo de importante es la estabilidad para que surja vida compleja? Sin las Bolas de Nieve, sin las grandes erupciones masivas, sin la deriva continental, sin los impactos de meteoritos o, en definitiva, sin las grandes extinciones masivas nosotros no estaríamos aquí. Sin todos esos factores la Tierra quizás sería un remanso de paz en el que sólo los microbios vivirían en una especie de paraíso perpetuo. Aunque esto nunca lo podremos saber. Para poder estar seguros tendremos que estudiar directamente otros planetas que tengan vida y comparar sus historias biológicas. O ser semidioses, que pudiéramos controlar el espacio y el tiempo, y pudiésemos realizar experimentos de escala planetaria en los que sembráramos con vida planetas bajo distintas condiciones y viéramos qué pasa.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3519