NeoFronteras

Se estudian y desarrollan las técnicas ópticas que algún día nos permitieran ver directamente planetas similares a la Tierra en otros sistemas solares.

Podemos decir que sabemos de la existencia segura de prácticamente mil exoplanetas y que hay incluso más candidatos a exoplanetas gracias a la misión Kepler. De hecho esta misión descubre candidatos a exoplanetas a mayor velocidad que los telescopios en tierra pueden confirmarlos.
Un año de estos, si sus problemas técnicos no se los impiden, Kepler descubrirá un planeta que sea muy similar a la Tierra y que se encuentre en la zona habitable. Pero probablemente nunca lo veremos. Si queremos tener esperanzas de ver uno más vale que esté más cerca.
Lo bonito sería tener una foto con un puntito correspondiente a un exoplaneta al lado de la estrella a la que orbita. Pero en general eso no puede ser, a no ser que se trate de un plantea gigante que orbite muy lejos de su estrella. La razón es óptica, es como tratar de ver un mosquito que esté sobre el faro de un automóvil.
Los instrumentos ópticos que usamos (incluyendo nuestros ojos) no son perfectos y además la luz tiene naturaleza ondulatoria y se difracta al pasar por los elementos que componen un telescopio y sus cámaras.
Una manera de ver un exoplaneta sería usando un cronógrafo, que no es más que un sistema que bloquea la luz de la estrella dejando pasar la luz reflejada por el planeta. Desde hace tiempo se viene trabajando en diversas ideas sobre cómo construir coronógrafos.
Expertos de la NASA trabajan desde 2003 en lo que podrían ser los dispositivos ópticos que nos permitan ver finalmente un exoplaneta en la zona habitable, lo que posibilitaría tomar espectros en busca de biomarcadores.
Trabajen en un sistema antidifractivo de fase inducida (PIAA) que pretenden usar en misiones espaciales a partir de 2020. El sistema consigue controlar la luz de la estrella de tal modo que el planeta pueda verse directamente.
Una estrella no es más (o no debería ser más) que un punto en una imagen, al igual que el planeta que por allí esté, pero la luz de la estrella se difracta en nuestros instrumentos y el punto se transforma en un círculo, este resplandor envuelve la imagen del planeta, que además es mucho más débil y ya no lo podemos ver.
En este nuevo sistema se usan espejos no esféricos en la pupila del telescopio para confinar la luz procedente de la estrella hasta conseguir un punto. Se consigue así suprimir la difracción de la luz estelar. Esa luz puede o bien ignorarse o bloquearse con algún mecanismo.
Pero también los telescopios tienen parte de la culpa, pues, por mucho que nos empeñemos, los espejos que contienen nunca son perfectos y presentan, por tanto, aberraciones. Para que instrumentos como PIAA nos permitan ver exoplanetas el telescopio en donde se monte no tiene que tener aberraciones. Para evitar estas aberraciones se pueden emplear espejos deformables controlados por muchos actuadores. En los prototipos sobre los que se trabaja actualmente se coloca detrás del espejo una matriz de 32 por 32 actuadores que deforman el espejo en tiempo real para así compensar cualquier aberración.
La NASA está estudiando misiones en las que se podrían ensayar estas técnicas. La misión EXCEDE (Exoplanetary Circumstellar Environments and Disk Explorer) fue seleccionada en 2011 para ser desarrollada de cara a su posible realización futura. El telescopio que emplearía no sería muy grande, pero permitiría ver anillos de acreción o de asteroides en la zona habitable alrededor de estrellas e incluso planetas gigantes, pero no exotierras. Para poder ver exotierras se necesitaría un telescopio mayor y también ya se está trabajando sobre la tecnología necesaria para ver esas exotierras.
A la NASA se le entregaron dos telescopios de 2,4 metros (AFTA) el año pasado y uno de ellos se podría emplear para la misión WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope). Si todo sale bien se podrían ensayar en ellos coronógrafos que permitan ver exoplanetas, incluso exotierras.
Según el astrofísico de la NASA Ruslan Belikov, con la financiación adecuada la NASA será capaz de lanzar un telescopio lo suficientemente grande como para caracterizar planetas habitables en nuestro vecindario (unos cuantos cientos de estrellas) en la década de los treinta de este siglo.

Por otro lado ya se especula sobre qué veremos cuando por fin demos con una exotierra con vida. En principio se cree que los planetas habitados contendrán formas de vida simples. Esto se infiere de nuestra historia biológica, en la que durante miles de millones de años sólo hubo microorganismos.
Un telescopio sólo podrá captar un poco de información a través de un espectro de una exotierra. No veremos una imagen tipo globo terráqueo con continentes, mares y todos los detalles. En principio sólo será un puntito.
Los espectros nos podrán decir si hay vapor de agua u oxígeno libre u otros desequilibrios químicos que nos permitan inferir la existencia de vida. Pero ya se piensa en tener pruebas más directas de esa exovida.
Las plantas reflejan la luz infrarroja gracias a la clorofila, esto podría ser un bioindicador en el caso de que haya bosques, pero no tiene que ser necesariamente así. Algunas formas de vida microbiana podrían formar tapetes o formas similares a los líquenes en la superficie de la exotierra. Un grupo de investigadores ha realizado cálculos de lo que verían nuestros telescopios en ese caso. Según ellos se crearían patrones de color específicos. Así por ejemplo, los líquenes darían un tono más amarillento que los tapetes de algas o bacterias.
Lo malo es que no tenemos ni idea de cómo puede ser la vida en otros lugares, ni su comportamiento óptico, sólo nos podemos basar en la vida terrestre y asumir que la de otros lugares es similar a la nuestra es mucho suponer. Probablemente nunca sepamos cómo será esa vida, pero eso no significa que no debamos buscarla.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Web de proyectos.
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