NeoFronteras

¿Detectaremos lunas habitables?

Área: Espacio — Martes, 10 de Enero de 2012

Publican modelos que permitirían la detección, con la actual tecnología, de exolunas que orbiten alrededor de otros exoplanetas. Algunas de ellas, si existen, podrían estar en la zona habitable.

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Fuente: University of Washington.

Hace unos años los astrofísicos creían que los otros posibles sistemas solares que pudiera haber por ahí afuera debían de ser similares al nuestro, con unos pocos planetas de tipo rocoso en las cercanías de la estrella y los gigantes gaseosos muchos más alejados.
Cuando se empezaron a descubrir otros planetas por la técnica de velocidad radial por Doppler se empezó a ver que quizás las cosas no eran así. Esa técnica tiene cierto sesgo, pues cuanto más masivo es el planeta más fácilmente puede ser detectado. Pero ulteriores observaciones y los nuevos datos procedentes del método de tránsito indican que prácticamente se puede dar cualquier configuración planetaria, incluso con planetas de tipo joviano orbitando tan cerca de su estrella que su temperatura debe ser altísima.
El santo grial de este tipo de investigación es encontrar un planeta como la Tierra, de un tamaño muy similar a la misma, en la zona habitable de una estrella similar al Sol y que haya tenido tiempo de evolucionar lo suficiente como para tener agua y atmósfera. Al fin y al cabo, lo que queremos saber es si estamos o no solos en el Universo, si la vida es algo raro y escaso cuyo casi único ejemplo es la vida en la Tierra o bien si el Universo está lleno de seres vivos. Incluso nos bastaría con saber que por ahí hay algún que otro microbio.
De momento no se ha encontrado una Tierra II, aunque ya hemos visto en NeoFronteras, que tenemos buenas aproximaciones a falta de nuevos datos.
Entre las configuraciones que se pueden dar está la existencia de planetas gigantes gaseosos de tipo joviano en la zona de habitabilidad. La misión Kepler ya propone la existencia de 37 exoplanetas similares a neptuno y 10 similares a Júpiter en la zona de habitabilidad de sus estrellas.
Un planeta de ese tipo no favorece en principio la vida tal y como la conocemos, esté en la ubicación que esté. Pero, ¿y si tiene lunas rocosas de un tamaño similar a la Tierra? La idea no es descabellada y la ciencia ficción ya la ha explotado. Aunque la realidad es que no sabemos si tal situación es o no frecuente.
Si nos fijamos en nuestro sistema solar, los planetas jovianos tienen lunas más bien pequeñas. Digamos que la relación entre la masa de la luna y la de su planeta es muy pequeña. Si estuvieran en la zona habitable estas lunas no podrían retener una atmósfera.
Sin embargo, la existencia de nuestra propia luna indica que es plausible la existencia de una luna con una relación de masa más grande. Además algún planeta joviano gigante puede haber capturado un planeta de tipo rocoso en su emigración hacia el interior de su sistema solar.
En realidad lo que sucede es que las estadísticas de un caso no son buenas y no tenemos aún datos sobre la posible existencia de exolunas, ni mucho menos sobre exolunas gigantes en la zona habitable.
Para remediar esto varios equipos de investigadores trabajan en el desarrollo de modelos que permitan a los astrónomos encontrar exolunas entre sus datos. Nos referimos a datos sobre tránsitos obtenidos de misiones espaciales como Kepler.
Descubrir exoplanetas o exolunas no es fácil porque uno de esos eventos disminuye muy poco la luz de la estrella. Además, ésta puede tener manchas solares sobre su superficie que produzcan efectos similares a los atribuidos a un tránsito. Se necesitan varios eventos y bastante trabajo antes de confirmar la existencia de un exoplaneta, además de modelos contra los que comparar los datos obtenidos.
David Kipping, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ha desarrollado uno de estos nuevos modelos que permitirá el descubrimiento de exolunas si es que éstas existen. Cuando un exoplaneta de tipo joviano pasa por delante de su estrella resta un poco de luz de la misma, cosa que ya podemos medir con telescopios como Kepler. Si tiene una luna también se producirá una contribución a esa disminución de luz, pero además se producirá un ligero aumento de la luz recibida cuando la luna pase por detrás de su planeta mientras éste todavía esté sobre el disco solar (siempre bajo nuestra perspectiva). Este tipo de sucesos serán posibles si la luna y exoplaneta se formaron a la vez y, por tanto, sus órbitas están en el mismo plano. Además estarían los cambios en la periodicidad del planeta inducidos por alguna posible luna.
Luis Tusnki, del Instituto Nacional de Investigación Espacial de Brasil, y sus colaboradores han desarrollado otro modelo con el mismo propósito. En este caso se tiene muy en cuenta la existencia de manchas solares, que producen señales muy parecidas a la que se quieren observar. El modelo de Kipping necesita de la observación de oscilaciones estelares para distinguir las manchas solares del efecto producido por la exoluna en cuestión.
András Pál, del Observatorio Konkoly de Hungría, ha desarrollado otro modelo que es capaz de simular varias lunas orbitando un exoplaneta en lugar de sólo una como los anteriores, pero está limitado a órbitas circulares.
Con estos modelos una misión como CoRoT podría detectar una exoluna de una tamaño 1,3 el terrestre y la misión Kepler lunas de hasta un tamaño tan pequeño como 0,33 el terrestre. Los primeros datos en ser obtenidos de esas hipotéticas exolunas, además del tamaño, serían lo parámetros orbitales. Como siempre haría falta una tecnología superior a la que tenemos ahora para obtener datos espectroscópicos que nos permitan saber la composición atmosférica.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3710

Fuentes y referencias:
Nota en Astrobio.
Artículo en ArXiv.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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21 Comentarios

  1. tomás:

    Estimado Neo:
    Aunque aclaras bien tu posición en el párrafo 3º: “El santo grial …” (al que yo añadiría cualquier tipo de vida, en la que incluiría todo aquello que fuese algo más que materia inerte -por supuesto aunque sólo se pareciese a los virus- y ya veríamos después donde se la puede clasificar), luego en el 6º te refieres a “… la vida tal como la conocemos …” y eso es muy ambiguo. Porque ¿te refieres a la que actualmente disfrutaría de similar temperatura, atmósfera, etc.,?, ¿a la que se dio en el Precámbrico?, ¿a la de los fondos abisales? ¿a los extremófilos?, ¿a la basada en el carbono y el ADN?,¿al conjunto de todo ello?.
    Y es que espero que encontremos algo, pero no tengo ni la más remota idea de qué puede ser cuando aquí, en nuestra querida y maltratada Tierra tenemos tal variedad de formas de vida aun en ambientes casi idénticos. El el mísmo órgano de nuestro propio cuerpo pueden convivir varias bacterias, virus y hasta multicelulares como la tenia. Todos juntos.
    Me asombro cuando autores de prestigio esperan civilizaciones tecnológicas avanzadas cuando ni aún en nuestro propio ambiente hemos encontrado más que la nuestra, muy atrás la Neandertal, algo más alejada la de los otros Homo, bastante más allá la de Australopitecos, más alejadas aún los Pan. Y quién sabe si lo más favorecido es algo así como las sociedades de himenópteros, con antigüedad de alrededor de cien millones de años -Ma-, cuando nuestro género no parece rebasar los dos, es decir, cincuenta veces menos, y como tecnológica, unas decenas de miles o 200 años como tecnológica avanzada. Y es que en total, la vida compleja en la Tierra parece no superar los 600 Ma. ¡Cualquiera sabe qué podemos encontrar, si es que encontramos algo (y espero que sí)!Es asombroso.
    Un saludo cordial.

  2. Ramanujan:

    Depende de lo que consideremos por habitable. Entiendo que se trata de detectar vida y que esta será, en el mejor de los casos, microscópica. Desde luego para ello no es necesario que el exoplaneta en cuestión, al que pertenezca la luna, se encuentre en la zona habitable de su estrella, como parece deducirse del texto, pues un planeta gigante somete a sus lunas a intensos campos magnéticos y sobre todo gravitatorios, mediante fortísimas “fuerzas de marea” que estrujan continuamente a éstas, pudiendose convertir en una fuente permanente de energía. Recuérdese, por ejemplo, el caso del volcánico y sulfuroso Io en nuestro sistema solar. Además tampoco sería imprescindible que existiera atmósfera en las lunas, pues baste recordar que ni Júpiter ni Saturno se encuentran en la zona habitable del Sol y las expectativas de encontrar vida en Europa o en Encelado, por ejemplo, permanecen abiertas, aunque ninguna de las dos lunas posea atmósfera.

  3. Ramanujan:

    Me parece bien que se hagan esfuerzos por saber algo más con lo que tenemos, pero estoy convencido que será necesario un salto científico o tecnológico, para lograr avances significativos en este tema, pues de lo contrario estaremos hablando de un conocimiento “cogido con alfileres”. Piénsese en Titán, aquí en nuestro sistema solar.La tesis de Kuiper de que poseía atmósfera, solo cobró carta de naturaleza cuando la sonda VoyagerI pasó rozando dicho satélite, confirmando lo que se pensaba y adquiriendo información de primera mano y sobre todo tras la misión Cassini que es cuando hemos empezado a conocer esta atractiva luna. De no ser por estas sondas hoy continuaríamos sin saber apenas nada sobre Titán. Algo parecido podríamos decir de los planetoides que pueblan el cinturón de Kuiper. Hasta que la sonda “Nuevos Horizontes” de la Nasa llegue a dicho lugar, dentro de tres años, seguiremos sin saber casi nada de esta zona periférica del sistema solar, a pesar de nuestros excelentes telescopios actuales y de nuestra avanzada tecnología espectrográfica.
    Saludos cordiales.

  4. Ramanujan:

    Piénsese en Titán, aquí en nuestra casa. La tesis de Kuiper de que poseía atmósfera, solo cobró carta de naturaleza cuando la sonda Voyager-I pasó rozando dicho satélite, confirmando lo que se pensaba y adquiriendo información de primera mano y sobre todo tras la misión Cassini-Huygens que es cuando hemos empezado a conocer esta atractiva luna. De no ser por estas sondas hoy continuaríamos sin saber apenas nada sobre Titán. Algo parecido podríamos decir de los planetoides que pueblan el cinturón de Kuiper. Hasta que la sonda Nuevos Horizontes de la Nasa llegue a dicho lugar, dentro de tres años, seguiremos sin saber casi nada de esta zona periférica del sistema solar, a pesar de nuestros excelentes telescopios actuales y de nuestra avanzada tecnología espectrográfica.Es decir, que aunque me parece bien que se hagan esfuerzos por saber más con lo que tenemos, estoy convencido de que será necesario un salto cualitativo, científico o tecnológico para lograr avances en este tema.
    Saludos cordiales.

  5. NeoFronteras:

    Este tipo de investigación está comenzando. Todavía no hemos encontrado un planeta de tamaño terrestre en la zona habitable.
    No siquiera se sabe muy bien el tamaño de dicha zona que tampoco garantiza nada (Marte está en la zona habitable y es un horrible desierto). Recientemente se ha discutido sobre el tamaño de dicha zona en sistemas estelares dobles. Además está la densidad y composición de la atmósfera y el tamaño del planeta, cuestiones que determinan, y mucho, la supuesta habitabilidad.
    Cuando encontremos alguno quizás podamos tomar un espectro y ver si tiene vapor de agua, oxígeno, etc. Mientras tanto son sólo especulaciones basadas en una estadística de sólo un caso.
    La vida o bien es como la conocemos o es de otra forma sobre la que, de momento, sólo podemos especular. Además, decir cómo podría ser esa vida no significa que tenga que existir. En ciencia hasta que no se tienen medidas sobre algo no se puede afirmar gran cosa.
    En cuanto a las civilizaciones avanzadas si existen deben de estar muy lejos en el espacio o el tiempo, de otro modo sabríamos ya de ellas.
    Pero lo excitante es que es justo ahora cuando estamos descubriendo e investigando todo esto.

  6. lluís:

    ¿por qué no podrían retener su atmósfera esas lunas cuya relación entre sus masas y las de sus planetas es muy pequeña?. ¿es precisamente debido a su pequeña masa-gravedad, que no podrían retenerla?.

  7. NeoFronteras:

    Una relación de masas pequeña implica para la luna una masa pequeña y campo gravitatorio débil. Entonces, para una intensidad de campo dada, la retención de la atmósfera depende de su temperatura y de su generación a través de la tectónica. Tectónica más débil cuanto más pequeño sea el cuerpo.
    La pérdida es a través de un mecanismo bonito. Una molécula de gas escapará si su velocidad es superior a la de escape del cuerpo y ésta depende del campo gravitatorio (11 km/s en la Tierra). Pero las moléculas de un gas tienen una distribución de velocidades según, más o menos, una gausiana centrada en un punto que depende de la temperatura y la masa de la molécula. La “cola” de la distribución tiene moléculas que pueden superar la velocidad de escape y son esas las que se pierden, las que quedan termalizan y rellenan la distribución, que vuelve a perder por la cola y así sucesivamente en un proceso continuo y progresivo.
    Es la razón por la cual Marte nunca tendrá un atmósfera estable densa. Ni tampoco se podrá terraformar de manera indefinida. Si se eleva la temperatura además se pierde más atmósfera.

  8. tomás:

    A propósito del tema, la Tierra está perdiendo atmósfera continuamente por el fenómeno al que Neo se refiere. Por ejemplo ha perdido ya hace tiempo casi todo el hidrógeno al ser éste el más ligero y que, por tanto con mayor facilidad alcanza la velocidad de escape.
    Estimado Neo:
    Quiero referirme a un artículo, de hace bastante tiempo, en el que se refería a lanzamientos al espacio y decía que la velocidad de escape en la Tierra es de 7 km/s, dato que no explicaba de donde salía, pero se me quedó el gusanillo. Claro que los 11 km/s son para proyectiles sin propulsión propia. Espera, voy a ahorrarte el trabajo de buscar, haciéndolo yo. Sí; se trata de “Futuro del transporte espacial I”, de Especiales, del 26-7-05. Bueno, esto es un ejemplo de cómo se puede tratar un tema pasado y cerrado. Si puedes darme una pista… , te estaré agradecido.

  9. NeoFronteras:

    Los 7 km/s corresponden a la velocidad mínima para colocar un satélite en órbita terrestre. Sale de igualar la fuerza centrífuga a la gravitatoria con una radio igual al terrestre.
    Los 11 km/s corresponde a la velocidad de escape y se pueden averiguar a partir de la energía cinética y la potencial gravitatorias igualadas a cero.
    Esas velocidades son independientes del sistema de propulsión escogido. Obviamente no se pueden alcanzar instantáneamente y la altura puede provocar pequeñas desviaciones.

  10. NeoFronteras:

    Estimado Ramanujan:
    Por alguna extraña razón algunos de sus comentarios terminan en la sección de spam y de ahí que salgan publicados con retraso. Es algo que también ha pasado con otros participantes en el pasado.

  11. tomás:

    Gracias, Neo: Lo cierto es que pretendí seguir ese camino igualando las aceleraciones -intento rehacer recordando lo que lógicamente hube de calcular-, pero me daba, al final v = (6371000 x 9.81)^(1/2) = 7`9 que está mucho más cerca de 8 que de 7. Naturalmente pensaría que un satélite no puede ir a ras del suelo y aumenté la altura y por lo tanto el radio, con la consiguiente disminución de la gravedad. El caso es que para lograr un rozamiento prácticamente nulo y, a la vez, esos 7 km/s debía alcanzar unos 600 km sobre la superficie terrestre y me dije que no podía tratarse de eso ya que en tal caso no sería la velocidad necesaria para poner un satélite en órbita, sino la mínima velocidad del satélite en esa órbita, a 600 km de altura. Bueno, el caso es que ya sé que se refería a una aproximación a un mínimo muy teórico. Otra vez gracias.

  12. NeoFronteras:

    Es que los decimales son significativos, puede ser que sobrepase bastante a ese 7.
    Si somos cuidadosos y consideramos la velocidad inicial en superficie mínima para llegar a una órbita de radio r la ecuación es:
    v=sqrt{2GM[1/R-1/2r]}

  13. tomás:

    Pues lamento decepcionarte respecto a mi capacidad, pero no puedo comprender la fórmula. No veo la necesidad de los corchetes, no sé que es “q”; puedo imaginar que “s” sea espacio y “t” tiempo, aunque no me explico su producto, no sé cómo “v” puede ser proporcional a “G” y no a “G^(1/2)”… En fin, una catástrofe. Lo tengo todo tan olvidado que me cuesta bastante cualquier cosa.
    Saludos.

  14. NeoFronteras:

    El símbolo sqrt significa raíz cuadrada, que engloba todo lo que está entre las llaves. Es un símbolo estándar para cuando se usan caracteres normales. Las demás variables son obvias.

  15. Miguel Angel:

    Estimado Neo:

    En teoría podría lograrse la atmósfera estable en Marte incremantando su masa, lo cual incluiría una fase de numerosos impactos programados de asteroides, algunos de los cuales podrían escogerse por tener mucha agua o minerales de interés.

    Sería un mayor reto sun inexistente campo magnético y su consiguiente dosis altísima de radiación solar, insoportable para pluricelulares.

    Saludos y abrazos

  16. NeoFronteras:

    Tampoco. La masa total de los asteroides no llega a la de nuestra Luna, cuesta muchísimo moverlos de donde están y su impacto llenaría la atmósfera de tanto polvo que se provocaría un invierno perpetuo. Es más fácil asumir que se pierde atmósfera, llenarla de CO2 para que haya efecto invernadero y reponer el agua y gases perdidos a través de cometas permanentemente.

  17. Miguel Angel:

    Muchas gracias por la perfectamente razonada y razonable respuesta, Neo.

  18. tomás:

    Gracias otra vez, Neo. No conocía eso y es que estoy muy anticuado. Ha de venir de la abreviatura de “square root”, pero no me agrada, aunque comprendo que ha de ser más cómodo para escribir en el ordenador.
    El caso es que tu ecuación sale de igualar la energía cinética (mVe^2)/2 para lanzar un objeto con la velocidad necesaria para escapar definitivamente, (GMm/R), menos la cinética que tendrá cuando esté en órbita, (mVo^2)/2 = GMm/2r. Como se van las m, queda tu ecuación. Si lo calculamos para una altura de 600 km p.ej. en la que me salía más o menos 7 afinando mal, con tu fórmula y saltándome las unidades de sobra conocidas, sale:
    Ve=[2×6’67×10^(-11)x 5’97×10^(24)x(1/6371000-1/(6971000)]^(1/2)= 8’244 km/s. Es decir, bastante más, pero mucho mejor, salvo errores en los que tanto suelo incurrir. Espero que no haya sucedido esta vez. De todas formas el resultado es más cercano al 7`9 primitivo que fue el que me hizo dudar.
    Un saludo cordial y mil gracias otra vez.

  19. tomás:

    ¡Vaya! Algo ha pasado, no sé si por mí o por los “diablillos” esos: A la fracción 1/(6971000) le falta un 2 y ya aprovecho para ponerla mejor. Es 1/2x(6371000 + 600000) = 1/2×6971000.
    No sé si es que mi sino me impide hacer bien los cálculos.
    Lo siento.

  20. Ramanujan:

    Estimado Neo
    No estoy de acuerdo para nada con tus últimas afirmaciones. La teoría de cuerdas no está basada ni en la metafísica, ni en la fe, sino en el trabajo de miles de físicos que trabajan en ella por todo el mundo, encontrándose entre ellos físicos como Edward Witten, que ha sido durante muchos años el físico más citado del mundo y además medalla Fields de matemáticas ¿De verdad piensas que su trabajo es cuestión de fe? La consistencia y la belleza de la teoría está en su coherencia con las demás leyes físicas y además en la consistencia de los modelos matemáticos en que se apoya. Te parece poca cosa que las clásicas contradicciones entre la Fíca cuántica y la Relatividad General desaparezcan en su seno.Que no se haya podido contrastar experimentalmente todavía no quiere decir que no se puedacontrastar. Einstein tuvo suerte en que finalmente Eddington pudiera comprobar la Relatividad General, pero hasta ese momento dijeron de él cosas mucho peores. Los plazos no los puede establecer nadie y en cambio se puede hacer mucho daño. En la historia de la Física hay ejemplos sangrantes. Por ejemplo, Ludwig Boltzmann, uno de los físicos más geniales que han existido. Fue permanentemente vejado e insultado a raíz de sus desarrollos de la Mecánica Estadística por personajes de segunda fila, entre ellos por el físico y filósofo Ernst Mach que cuestionaba la existencia de los átomos y le instaba a demostrarlo, por tanto cuestionaba todo su trabajo. Finalmente no pudo resistir semejante tensión y acabó suicidándose. Pocos años después Einstein y Perrin realizaron tal demostración.
    Me parece que en ciencia no se pueden hacer afirmaciones tan categóricas, sobre todo cuando la perjudicada es la propia ciencia. Si la “Teoría de Cuerdas” jamás pudiera llegar a ser contrastada lo decidirá el tiempo, pero lo haría como una “teoría física sin contrastar”, nunca como un credo religioso o una pseudociencia, ni los científicos que la desarrollaron como unos descerebrados. ¿Te imaginas con ese proceder el desastre que se provocaría en la ciencia actual? Buena parte del pensamiento científico de vanguardia se halla en estado de teoría pendiente de contrastación, precisamente porque esa es la primera etapa del método científico.
    Cordiales saludos

  21. Ramanujan:

    Naturalmente mi comentario pertenece a la entrada ¿Y si se confirma el Higgs”

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