Utilizando un eclipse lunar total, el Telescopio Hubble descubrió que donde hay ozono, puede haber vida.
El uso de telescopios espaciales para observar eclipses solares crea las condiciones para que futuros telescopios midan las atmósferas de exoplanetas en tránsito. Estas atmósferas pueden contener sustancias químicas de interés para la astrobiología, el estudio y la búsqueda de vida. Si bien ya se han realizado numerosas observaciones terrestres de este tipo, esta es la primera vez que se captura un eclipse lunar total utilizando longitudes de onda ultravioleta y telescopios espaciales. Hubble detectó una fuerte huella espectral de ozono, que absorbe algo de luz solar. El ozono es importante para la vida porque es la fuente de la capa protectora de la atmósfera de la Tierra.
En la Tierra, miles de millones de años de fotosíntesis han creado un alto contenido de oxígeno y una gruesa capa de ozono. Esta es una de las razones por las que los científicos piensan que el ozono o el oxígeno podrían ser signos de vida en otro planeta, y lo llaman firma biológica. "El descubrimiento del ozono es importante porque es un subproducto fotoquímico del oxígeno molecular", explicó Alison Youngblood, investigadora principal del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en Boulder, Colorado, e investigadora principal del Telescopio Hubble. subproducto de la vida.
Si bien se ha detectado ozono en la atmósfera terrestre durante los eclipses lunares, las observaciones y el estudio del Hubble representan la detección más sólida de esta molécula hasta la fecha porque el ozono (medido desde el espacio) no se ve afectado por la interferencia de otras sustancias químicas en la atmósfera. La atmósfera terrestre) absorbe la luz ultravioleta con tanta fuerza. Hubble registró que durante el eclipse solar del 20 de octubre de 2019, el ozono absorbió parte de la radiación ultravioleta del sol que atravesó el borde de la atmósfera terrestre.
Durante el eclipse, varios otros telescopios terrestres también realizaron observaciones espectroscópicas en otras longitudes de onda, buscando más componentes atmosféricos de la Tierra, como oxígeno y metano. Uno de los principales objetivos de la NASA es identificar planetas que puedan albergar vida. Sin embargo, si vemos un planeta habitable o habitable, ¿cómo sabemos si es habitable o habitable? Si los astrónomos tuvieran la tecnología para describir las atmósferas de los exoplanetas, ¿cómo serían?
Por eso es importante desarrollar un modelo espectral de la Tierra como plantilla para clasificar las atmósferas de los planetas extrasolares. Las atmósferas de algunos planetas extrasolares pueden detectarse si un mundo extraño atraviesa la superficie de su estrella madre. Este evento se llama tránsito. Durante un tránsito, la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de un exoplaneta retroiluminado (si se ve de cerca, el contorno del planeta aparece como un "halo" delgado y brillante causado por la atmósfera iluminada, muy parecido a la Tierra cuando se ve desde el espacio).
Las sustancias químicas de la atmósfera filtran ciertos colores (longitudes de onda) de la luz de las estrellas, dejando firmas distintas. Los astrónomos que utilizaron el Hubble fueron pioneros en la tecnología para detectar exoplanetas. Esto es particularmente digno de mención porque el Hubble no descubrió planetas extrasolares cuando fue lanzado en 1990, y el observatorio espacial no fue diseñado originalmente para este tipo de experimento. Encontrar ozono en el cielo de un exoplaneta no es garantía de que exista vida en su superficie. Además del ozono, se necesitan otras firmas espectrales para concluir que hay vida en el planeta, y es posible que estas firmas no sean visibles con luz ultravioleta.
En la Tierra, el ozono se forma naturalmente cuando el oxígeno de la atmósfera terrestre se expone a una fuerte radiación ultravioleta. El ozono forma una capa alrededor de la Tierra, protegiéndola de los dañinos rayos ultravioleta. La fotosíntesis puede ser el metabolismo más eficiente que podría evolucionar en cualquier planeta, dijo la coautora del estudio Giada Arney del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, porque funciona con energía solar y utiliza grandes cantidades de elementos como agua y dióxido de carbono.
Estos ingredientes esenciales deberían ser comunes en un planeta habitable, y los cambios estacionales en la señal de ozono también pueden indicar una producción biológica estacional de oxígeno, muy similar a las estaciones de crecimiento de las plantas en la Tierra. Sin embargo, el ozono también se puede producir sin vida cuando el nitrógeno y el oxígeno se exponen a la luz solar. Para aumentar la confianza en que una determinada biofirma fue realmente producida por vida, los astrónomos deben buscar combinaciones de biofirmas. Las combinaciones de múltiples longitudes de onda son necesarias porque cada una de las muchas características biológicas se detecta más fácilmente en longitudes de onda específicas de esas características.
Cuando los astrónomos observan estrellas jóvenes con planetas jóvenes, también deben considerar la etapa de desarrollo del planeta. Si se quiere detectar oxígeno u ozono en un planeta como la Tierra primitiva, las características espectrales de la luz óptica e infrarroja no son lo suficientemente fuertes cuando hay menos oxígeno en la atmósfera del planeta. Se cree que la concentración de ozono en la Tierra era muy baja antes del período geológico Mesoproterozoico (hace entre 2.000 y 700 millones de años), cuando la fotosíntesis promovió la acumulación de oxígeno y ozono en la atmósfera hasta alcanzar los niveles actuales.
Sin embargo, dado que el ozono tiene propiedades UV muy fuertes, es deseable detectar pequeñas cantidades de ozono. Por lo tanto, la luz ultravioleta puede ser la mejor longitud de onda para detectar vida fotosintética en exoplanetas con poco oxígeno. El futuro telescopio espacial James Webb de la NASA podría realizar mediciones similares en luz infrarroja y potencialmente detectar metano y oxígeno en atmósferas de exoplanetas. Actualmente, el lanzamiento del Telescopio Espacial Webb está programado para 2021. ¡Esperemos con ansias los grandes descubrimientos astronómicos del futuro!