viernes, 9 de noviembre de 2012

Los colores de los exoplanetas pueden darnos pistas sobre su habitabilidad

Diagrama color-color del Sistema Solar. Crédito: NASA/GSFC.

 En el campo de la investigación de los exoplanetas se están dando grandes pasos a una velocidad vertiginosa. Ya se han descubierto algunos planetas terrestres y es cuestión de poco tiempo que este número se dispare. Estos planetas podrían albergar vida extraterrestre, pero, ¿cómo sabemos cuáles son dignos de ser inspeccionados?

El criterio más básico a la hora de buscar vida es determinar si el planeta posee agua líquida o no, ya que esta molécula es esencial para la vida tal y como la conocemos. Otro criterio sería buscar hábitats similares a nuestro planeta como sugiere un nuevo estudio llevado a cabo por Siddharth Hegde y Lisa Kaltenegger, del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.

Los extremófilos son organismos que se adaptan a unas condiciones de vida extremas, lo que nos lleva a definir los límites de la habitabilidad. Mediante la identificación de los colores de los entornos conocidos, podemos determinar en la Tierra los "paraísos" de los extremófilos. Una técnica similar podría emplearse en otros planetas.

Según investigaciones llevadas a caba por científicos de la NASA, las hipotéticas plantas presentes en planetas extrasolares no tendrían por qué ser de color verde, el rojo o el amarillo estarían entre los más probables
Evidentemente, el hecho de que ese entorno exista, no quiere decir que albergue vida. Sin embargo, esta técnica proporcionará una poderosa caracterización inicial de planetas como la Tierra cuando los detectemos directamente. Posteriormente, estudios espectroscópicos de su atmósfera podrán revelar la existencia de cualquier tipo de vida.


Los extremófilos y el color rojo.

Al analizar la luz reflejada por la Tierra, los científicos han localizados señales en el espectro que delatan la presencia de vida. Un ejemplo de ello es la clorofila de las plantas que reflejan más luz en el infrarrojo que en el visible. Esta característica recibe el nombre de "borde rojo de la clorofila".


Ampliando esta idea se plantea buscar también las señales que delaten la presencia de extremófilos, capaces de tolerar ambientes totalmente inhóspitos para el ser humano. Por ejemplo, los extremófilos son capaces de soportar un calor abrasador y vivir a temperaturas bajo cero creando su propio anticongelante. También son capaces de mantenerse dentro de las rocas alimentándose del hierro y del azufre. Varias especies se han adaptado a un tipo particular de ambiente extremo, demostrando que este tipo de adaptación no es casual y que los extremófilos podrían vivir en otros planetas.

Río Tinto: Sus aguas rojas se caracterizan por su pH entre 1,7 y 2,5 (muy ácido), con alto contenido en metales pesados, hierro mayoritariamente, cobre, cadmio, manganeso, etc., pero con oxígeno, ya que los organismos que existen en el río son fotosintéticos en su mayoría. Sin embargo, desde antes de la aparición del hombre, en sus aguas viven microorganismos que se alimentan sólo de minerales y se adaptan a hábitats extremos; tales organismos son tanto procariotas como eucariotas, incluyéndose entre los segundos algunas especies de hongos y algas endémicas del río. Por ello, la NASA lo escogió como hábitat a estudiar por su posible similitud con el ambiente del planeta Marte. Un experimento con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y desarrollado en el río Tinto, ha confirmado la posibilidad de que determinados tipos de organismos puedan sobrevivir bajo las restrictivas condiciones del planeta Marte. Crédito: Leslie Mullen.

Muchas veces, la luz reflejada no delata la presencia de los extremófilos porque éstos están escondidos bajo la superficie. Sin embargo, el estudio de Hegde y Kaltenegger examina los extremófilos que podrían ser detectados junto a los ambientes que albergan a los organismos de subsuelo.

Estos extremófilos superficiales, incluidas las algas rojas, pueden vivir en ambientes tóxicos, como son las zonas de drenaje mineras, o los líquenes capaces de sobrevivir en los desiertos más calientes. También analizaron el color de las zonas donde las bacterias se combinan con los sedimentos en regiones como Yellowstone.

Los ambientes en los que viven los extremófilos tienen reflectividades diferentes en ciertas longitudes de onda. Por ejemplo, el agua refleja menos luz que la nieve. Los científicos han utilizado un "diagrama color-color" para ver qué ambientes de extremófilos pueden detectar remotamente.


El diagrama color-color.

Esta técnica emplea lo que se conoce como filtro fotométrico para caracterizar los planetas y su entorno. La luz de un planeta se divide en tres filtros diferentes en el telescopio, que corresponden a tres regiones diferentes del espectro, y por lo tanto a tres colores diferentes: azul, verde, y rojo.

Al representar los colores, uno contra el otro, los diferentes ambiente presentan un lugar único en el diagrama. En un diagrama color-color del Sistema Solar, la Tierra está en una esquina (azul), mientras que Marte se encuentra en la otra (rojo). La cantidad de luz que pasa a través de un filtro de color particular, es un tipo de medio ambiente, lo que significa que el color puede actuar como una huella dactilar para identificarlo.

"Lo que encontramos es que este método se puede emplear para priorizar el seguimiento espectroscópico de determinados planetas que muestren que sus superficies pueden albergar vida", explica Hegde. "El diagrama representa en el eje x el trazado azul-verde, y en el diagrama y, el rojo-verde".

Extremófilos del tipo termófilo producen algunos de los vistosos colores de las fuentes termales de Yellowstone.Crédito: David Strong, Penn State University.

Al reconocer que un color determinado equivale a un tipo particular de hábitat, una investigación de seguimiento podría buscar señales de vida en ese hábitat. Por ejemplo, se sabe que los endolitos viven dentro de la piedra arenisca, por lo que la detección de la piedra arenisca podría indicar un hábitat para los extremófilos. Los esquemas de color-color también muestran que ciertos ambientes, como la nieve y la sal tienen colores similares. Lo mismo ocurre con la arena, esteras bacterianas y líquenes. La cantidad de agua presente en un planeta en relación con el medio ambiente extremo moverá su lugar en el diagrama color-color. Como la atmósfera de la Tierra primitiva era anaeróbica, es decir, desprovista de oxígeno, los científicos también construyeron diagramas en los que se incluyen entornos de organismos anaerobios.

 
Limitaciones de la Luz.

La técnica de color-color no está exenta de limitaciones. Si un planeta está completamente envuelto en nubes, entonces hay características de la superficie que no serán visible. Sin embargo, si las señales de luz son de muy alta calidad, entonces es posible que algunas nubes puedan ser eliminadas artificialmente.

Los colores específicos utilizados para identificar a los organismos de la clorofila cambiarán alrededor de otros tipos de estrellas, lo que hace difícil utilizar esta técnica. Este estudio sólo contenpla a planetas como la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol. Sin embargo, una estrella más caliente que el Sol emite la mayor parte de su energía a una longitud de onda menor. Esto podría resultar en un "borde azul" de la clorofila.

Aunque algunos exoplanetas ya han sido fotografiados directamente, todavía no es posible ver la luz de los planetas como la Tierra. Su presencia se infiere indirectamente. Por ejemplo, la misión Kepler de la NASA, puede detectar planetas como la Tierra debido a la cantidad de luz estelar que bloquean al pasar por delante de su estrella anfitriona. El uso de la fotometría y el diagrama color-color será probablemente el primer paso una vez que la detección directa se haga posible, por lo que será un avance importante hacia la búsqueda de vida extremófila en los exoplanetas.





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