El próximo gran telescopio espacial podría detectar niveles de oxígeno similares a los de la Tierra en exoplanetas

Exoplaneta acuífero con oxígeno. NASA/GSFC/Friedlander-Griswold

Los científicos generalmente están de acuerdo en que la mejor estrategia para encontrar vida extraterrestre es buscar un mundo que tenga condiciones similares a las de la Tierra, incluido el oxígeno atmosférico que podrían producir los organismos que realizan la fotosíntesis. Pero los instrumentos actuales utilizados para estudiar exoplanetas potencialmente habitables están lamentablemente mal equipados para encontrar tales biofirmas.

Ahora, un nuevo estudio sugiere que en poco más de un año, podríamos estar bien encaminados para reducir la búsqueda de vida en otro mundo.

Hay pocas preguntas más importantes que '¿Existe vida en otros planetas además de la Tierra?', dice el coautor del estudio Edward Schwieterman, de la Universidad de California. Debido al vínculo del oxígeno con la vida en la Tierra, sabemos que es importante buscar exoplanetas.

El estudio, dirigido por científicos de la NASA y publicado en Naturaleza Astronomía hoy, destaca una nueva e intrigante forma en que el próximo Telescopio Espacial James Webb podría usarse para detectar y medir oxígeno en exoplanetas. El telescopio, que se lanzará en 2021 después de una serie de retrasos, siempre iba a tener la tarea de estudiar el oxígeno de los exoplanetas, pero estos nuevos hallazgos amplían esas capacidades de una manera que nadie antes se había dado cuenta de que era posible.

Además, esta nueva técnica podría ayudarnos a determinar mejor cuánto oxígeno contiene otro mundo. Si un planeta tiene niveles de oxígeno similares a los de la Tierra, aumenta la posibilidad de que esos niveles también puedan ser impulsados ​​por la biología. (Aunque ciertamente no elimina orígenes no biológicos para ese oxígeno .)

Antes de este estudio, los científicos habían identificado tres longitudes de onda principales en el espectro electromagnético (una en el espectro visible y dos en el infrarrojo cercano) que podían observarse para identificar la presencia de oxígeno. Pero en altas concentraciones, como las de la Tierra, las moléculas de oxígeno chocan contra las cosas con mucha más frecuencia. Esas colisiones emiten señales que no se pueden observar usando estas tres longitudes de onda, lo que las hace inadecuadas para identificar niveles de oxígeno más densos y abundantes que probablemente estarían asociados con la actividad biológica.

El nuevo estudio identifica una longitud de onda en el nivel del infrarrojo medio que se puede utilizar para detectar colisiones de moléculas de oxígeno tanto con oxígeno como con otras moléculas de gas. Los autores del estudio sugieren que el espectrómetro de baja resolución del instrumento infrarrojo medio (MIRI LRS) del JWST podría buscar oxígeno en esta longitud de onda alrededor de los exoplanetas que transitan por sus estrellas anfitrionas.

Este método potencialmente nos permitiría detectar niveles de oxígeno similares a los de la Tierra en muchos sistemas estelares a menos de 16 años luz de distancia. En sistemas más distantes sería capaz de detectar niveles varias veces superiores a los de la Tierra.

Dado que también podemos detectar el oxígeno que choca con otras moléculas de gas, el método debería permitirnos aprender sobre la química atmosférica en su conjunto con mayor detalle, y si es susceptible de vida o puede haber sido moldeada por vida extraterrestre pasada o presente. Por ejemplo, Schwieterman señala que las características del oxígeno medidas junto con el metano atmosférico sugerirían procesos bioquímicos en la superficie que son similares a los que se encuentran en la Tierra.

Schwieterman sugiere que los mejores exoplanetas para estudiar con esta técnica son las estrellas enanas M que orbitan, lo que coloca a los planetas del sistema TRAPPIST-1 en la parte superior de la lista. A cuarenta años luz de distancia, TRAPPIST-1 tiene múltiples exoplanetas que podrían albergar vida, incluidos tres que se encuentran justo dentro de la zona habitable. Como mínimo, podemos usar la banda del infrarrojo medio para averiguar si el oxígeno que hemos visto en un exoplaneta distante es algo que nos entusiasme.

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