TPF: La detección de signos de vida

Objetivos Científicos

Espectro infrarrojo de los tres planetas terrestres de nuestro sistema solar.

Espectro infrarrojo de los tres planetas terrestres de nuestro sistema solar.


La búsqueda de planetas habitables y de vida se funda en la premisa de que los efectos de hasta las formas de vida más básicas sobre un planeta son globales, y de que las pruebas de la vida, o firmas biológicas, de la atmósfera de un planeta o de su superficie serán reconocibles en el espectro de la luz del planeta. Se necesitan observaciones en un rango de longitudes de onda tan amplio como sea posible, para determinar plenamente la habitabilidad de un planeta y detectar esos signos de vida.

La detección por imágenes directas y la caracterización espectroscópica de planetas cercanos de tipo terrestre será llevada a cabo por las misiones del Terrestrial Planet Finder (Buscador de Planetas Terrestres). El coronógrafo TPF (TPF-C), cuyo lanzamiento está previsto para 2014, operará en la longitud de onda del visible. Suprimirá la luz de la estrella central hasta niveles sin precedentes, permitiendo la búsqueda de planetas de tipo terrestre en unos 150 sistemas planetarios cercanos. El TPF-C será seguido 5 años después por el Interferómetro TPF (TPF-I). El TPF-I operará en el infrarrojo medio y hará un reconocimiento de un mayor volumen de nuestra vecindad solar, buscando planetas terrestres en hasta 500 estrellas.

La comprensión de las firmas biológicas

La búsqueda de vida en otros sitios en el universo comienza por comprender las firmas de la vida en nuestro propio mundo. La Tierra tiene señales biológicas debidas a la vegetación, y varias firmas biológicas atmosféricas, incluyendo el espectro característico de los compuestos relacionados con la vida como el oxígeno – producido por bacterias fotosintéticas y plantas – y su producto fotoquímico, el ozono. La prueba espectroscópica más convincente de la vida tal y como la conocemos es la detección de grandes cantidades de oxígeno tanto como de gases reducidos, tales como el metano y el óxido nitroso. El oxígeno, el metano y el óxido nitroso se producen en grandes cantidades por plantas, animales y bacterias hoy en día en la Tierra, y se encuentran varios órdenes de magnitud fuera del equilibrio termodinámico entre ellas.

Entre las firmas biológicas de la Tierra están el metano, el agua líquida y el ozono.

Entre las firmas biológicas de la Tierra están el metano, el agua líquida y el ozono.


Sin embargo, no deberíamos esperar que los otros mundos habitables fueran exactamente como el nuestro. Debemos ser capaces de ir más allá para identificar potenciales “falsos positivos”, la generación de características planetarias que imitaran las firmas biológicas. Por ejemplo, mientras que el metano atmosférico puede ser una marca biológica en un planeta como la Tierra, especialmente cuando aparece en presencia de oxígeno, en un cuerpo como Titán es simplemente un componente de la atmósfera que no está generado biológicamente.

La búsqueda teórica y experimental y el análisis son necesarios para asegurar una comprensión detallada de las firmas biológicas que se pudieran encontrar.

El TPF-C y el TPF-I tendrán la suficiente capacidad espectroscópica para detectar pruebas de gases tales como el dióxido de carbono o el vapor de agua. El espectro visible e infrarrojo, junto con los modelos teóricos y empíricos, puede decirnos mucho acerca de la cantidad de atmósfera, los gases presentes en esa atmósfera, la presencia de nubes, el grado y variabilidad de la cobertura de nubes o del polvo suspendido en el aire, y la presencia de gases de efecto invernadero. La concentración de gases de efecto invernadero puede determinar si la superficie es lo bastante cálida como para mantener agua líquida o si (como en la Tierra) el equilibrio de temperaturas sin dichos gases daría como resultado una superficie congelada. Las nubes y los aerosoles en forma de polvo pueden determinar la cantidad de luz absorbida y reflejada, y, por consiguiente, la temperatura superficial. Los espectros también pueden hablarnos sobre la superficie, tanto si es de tipo rocoso con poca o ninguna atmósfera, como si está cubierta por un océano.


Más allá del TPF

Más allá de las misiones TPF, la próxima generación de misiones de Life Finder (Buscador de Vida) debería emplear un área mayor de recogida de datos y una mayor resolución espectroscópica para proporcionar una búsqueda más sensible de firmas biológicas adicionales y extender nuestra búsqueda de mundos de tipo terrestre hasta quizá miles de estrellas. La doble meta de extender nuestra búsqueda a más sistemas planetarios, y de proporcionar mayor información resuelta al momento, desafiará nuestra imaginación y nuestra destreza en las próximas décadas. La Decadal Review (2000) confirmó fuertemente la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar, apuntando que “Esta meta es tan desafiante y de tal importancia que podría ocupar a los astrónomos durante todo el futuro previsible”.

Diseño artístico de la misión Life Finder.

Diseño artístico de la misión Life Finder.