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Las auroras de Júpiter no son como las de la Tierra

Sinc Las auroras de Júpiter se comportan de forma diferente a las de la Tierra, según el artículo que publica esta semana en Nature un equipo de investigadores liderados desde el Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) en EEUU.

Hasta ahora se pensaba que las potentes emisiones de las auroras del gigante gaseoso, mucho más poderosas que las de la Tierra, se generarían por procesos similares a los que intervienen en las mayores auroras de nuestro planeta. Pero las nuevas observaciones de la misión Juno de la NASA indican que esto no es así.

Las auroras de la Tierra, también conocidas como luces del norte (boreales) o del sur (australes), se producen cuando partículas solares cargadas interaccionan con la magnetosfera. En las más intensas, llamadas auroras discretas, se produce una aceleración de electrones en sentido descendente a lo largo de las líneas del campo magnético debido a diferencias de potencial eléctrico. Estas auroras son las que se pueden ver con frecuencia en las regiones más septentrionales de Norteamérica, Europa y Siberia, así como en la Antártida.

También existe otro tipo de aurora mucho menos intensa, llamada difusa y que alguna vez se ha llegado a ver en España (en 1938, por ejemplo), causada por la dispersión –no aceleración hacia abajo– de electrones atrapados dentro del campo magnético terrestre. Estos electrones conservan sus energías originales antes de dispersarse.

“Pero además hay una tercera clase –que suele aparecer en las regiones de latitud más altas– llamadas auroras Alfvénic o de banda ancha (broadband)”, explica a Sinc el autor principal, Barry Mauk, del APL. “Su proceso implica la aceleración turbulenta de los electrones por ondas y puede causar auroras de intensidad intermedia. Las ondas viajan dentro de gases ionizados que conforman el ambiente espacial que hay sobre la atmósfera de la Tierra. Estas ondas tienen similitudes con las sonoras que viajan por nuestra atmósfera, pero tienden a ser más complejas”.

Electrones subiendo en lugar de bajando

Mauk destaca que los procesos poco conocidos que causan el tipo de aurora más intensa de Júpiter se parecen a estos procesos de banda ancha o ‘alvénicos’ de nuestro planeta, aunque existen diferencias importantes: “En la Tierra, las mayores intensidades de electrones dentro de las regiones donde se producen auroras de banda ancha presentan un sentido descendente, mientras que en Júpiter a menudo vemos exactamente lo contrario, con las intensidades electrónicas más altas en dirección ascendente”.

“No entendemos estas diferencias y realmente no comprendemos por qué los procesos de banda ancha dominan en Júpiter –añade–. En nuestro trabajo especulamos que según se hace más y más fuerte la densidad energética en el proceso de generación de auroras discretas, el proceso se vuelve inestable y comienza otro nuevo de aceleración”.

Según los autores, estos hallazgos proporcionan información sobre cómo interactúan electromagneticamente diferentes planetas con sus entornos espaciales, aunque reconocen que se necesitan más datos para entender cómo funcionan los diferentes procesos implicados en el fenómeno. Además de en la Tierra, se han observado auroras ‘terrestres’ (generadas en planetas con fuertes campos magnéticos) en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

“Este estudio se centra en las observaciones obtenidas durante las cuatro primeras órbitas científicas de Juno sobre Júpiter, pero acabamos de completar nuestra octava órbita y esperamos llegar a más de 30, confiando en construir una historia coherente sobre cuándo, dónde y por qué ocurren los diferentes fenómenos de las auroras”, apunta Mauk.

“También estamos en contacto con expertos teóricos que tienen conocimientos sobre cómo las ondas pueden interactuar con las partículas para proporcionar la aceleración turbulenta que vemos en los datos de Juno”, concluye Mauk, que todavía recuerda las espectaculares auroras boreales que vio en los años 80 trabajando en el norte de Canadá.

Foto de portada: Aurora en la región sur de Júpiter obtenida por el instrumento el intrumento UVS (UltraViolet Spectrograph) de Juno el 2 de febrero de 2017. / G. Randy Gladstone

Referencia bibliográfica:

B. H. Mauk et al. “Discrete and broadband electron acceleration in Jupiter’s powerful aurora”. Nature, 7 de septiembre de 2017

 

Resuelto el misterio de cómo surgieron los primeros animales en la Tierra

Sinc Un equipo internacional de científicos ha hallado la respuesta a cómo surgieron los primeros animales en la Tierra en antiguas rocas sedimentarias del centro de Australia. La investigación se publica en la revista Nature.

“Rompimos estas rocas hasta convertirlas en polvo y extraímos moléculas de antiguos organismos. Estas moléculas nos dicen que realmente algo muy interesante ocurrió hace 650 millones de años. Fue una revolución de los ecosistemas, el surgimiento de las algas”, explicó Jochen Brocks, coautor del estudio e investigador de la Universidad Nacional Australiana (ANU, por sus siglas en inglés) que lidera el trabajo.

La aparición de las algas desencadenó una de las revoluciones ecológicas más profundas de la historia de la Tierra

Según el científico, la aparición de las algas desencadenó una de las revoluciones ecológicas más profundas de la historia de la Tierra, sin la cual los seres humanos y otros animales no existirían. “Antes de que todo esto sucediera, hubo un evento dramático 50 millones de años antes llamado Bola de Nieve”, añade.

Este fenómeno también conocido como glaciación global supuso que la Tierra se congelase durante 50 millones de años, y enormes glaciares pulverizaron toda la cordillera convirtiéndola en polvo que liberaba nutrientes. Cuando la nieve se derritió, en un episodio de calentamiento global extremo, los ríos arrojaron torrentes de nutrientes al océano.

Jochen Brocks y Amber Jarrett con una muestra de aceite de las rocas sedimentarias antiguas estudiadas / Stuart Hay, ANU

Jochen Brocks y Amber Jarrett con una muestra de aceite de las rocas sedimentarias antiguas estudiadas / Stuart Hay, ANU

Los niveles extremadamente altos de nutrientes que acabaron en el océano, junto con el paso de las temperaturas globales a niveles más acogedores, crearon las condiciones perfectas para la rápida propagación de algas. Este hecho supuso la transición de los océanos dominados por las bacterias a un mundo habitado por la vida más compleja.

“Estos grandes y nutritivos organismos en la base de la cadena trófica proporcionaron la explosión de energía necesaria para la evolución de ecosistemas complejos, donde animales cada vez más grandes y complejos, incluyendo a los humanos, pudieron prosperar en la Tierra”, enfatiza Brocks.

La investigadora principal, Amber Jarrett, de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la ANU, descubrió piedras sedimentarias antiguas del centro de Australia relacionadas directamente con el período inmediatamente posterior al derretimiento de la Tierra durante el evento de superglaciación.

“En estas rocas hallamos señales sorprendentes de fósiles moleculares. De inmediato supimos que habíamos hecho un descubrimiento innovador en el que el evento de Bola de Nieve estaba directamente involucrado en la evolución de la vida compleja”, concluye Jarrett.

Referencia bibliográfica:

Jochen J. Brocks,    Amber J. M. Jarrett, Eva Sirantoine, Christian Hallmann, Yosuke Hoshino y Tharika Liyanage  “The rise of algae in Cryogenian oceans and the emergence of animals” Nature (2017) doi:10.1038/nature23457

Los ríos de Titán, Marte y la Tierra cuentan historias diferentes

Sinc El paisaje de Titán, el satélite más grande de Saturno, nos podría parecer familiar: las nubes se condensan en su atmósfera, cae la lluvia sobre la superficie y se forman los ríos, que desembocan en los lagos y océanos de esta luna. Fuera de la Tierra, Titán es el único cuerpo planetario en el sistema solar donde los ríos fluyen activamente, aunque no están constituidos de agua, sino por metano líquido. Hace mucho tiempo Marte también albergó ríos, que recorrían valles a través de la superficie marciana, aunque en la actualidad la veamos rojiza y árida.

Ahora, un equipo de científicos de EE UU ha descubierto que a pesar de estas similitudes, los orígenes de la topografía (el relieve o las elevaciones de la superficie) en Marte y Titán son muy diferentes al de nuestro planeta. En un artículo, que publican esta semana en la revista Science, los investigadores explican que Titán y Marte, a diferencia de la Tierra, no han sufrido los efectos de una tectónica de placas activa en su pasado reciente.

Las imágenes (de radar y en falso color) de la misión Cassini permiten descubrir las redes de ríos que se esconden bajo la espesa capa de nubes de Titán, como estos que desembocan en lagos de la región polar norte. / NASA/JPL/USGS

 

Los movimientos de las placas tectónicas determinan como surgen las montañas y se desvían los ríos en la superficie terrestre, pero esta ‘huella’ no aparece en las redes fluviales de la lejana luna y el planeta rojo.

Titán y Marte, a diferencia de la Tierra, no han sufrido los efectos de una tectónica de placas activa en su pasado reciente

“Aunque los procesos que dieron lugar a la topografía de Titán siguen siendo un misterio, estos nuevo hallazgos descartan que ocurran algunos de los mecanismos con los que estamos más familiarizados en la Tierra”, destaca el autor principal Benjamin Black, profesor de la Universidad de la Ciudad de Nueva York.

Los autores sugieren que la topografía de Titán puede desarrollarse a través de procesos distintos a la tectónica de placas, como cambios en el grosor de su gélida corteza debido a las mareas producidas por la enorme gravedad de Saturno.

El estudio también aporta algunos datos sobre la evolución del paisaje en Marte, que una vez albergó ríos y un enorme océano de agua. El equipo proporciona pruebas de que las características principales del relieve marciano se establecieron en etapas muy tempranas en la historia del planeta rojo. Esto determinó los caminos que tomaron después los ríos más jóvenes, y a pesar de las erupciones volcánicas y los impactos de asteroides que dejaron sus cicatrices en la superficie.

“Es relevante encontrar tres mundos en el sistema solar donde los ríos han modelado el paisaje, ya sea en el presente o en el pasado”, destaca Taylor Perron, geólogo planetario del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, en  EE UU) y coautor del trabajo, quien añade: “Tenemos la oportunidad increíble de usar las formas de relieve que crean los ríos para ver lo diferentes que son las historias de estos tres objetos del sistema solar”.

Imágenes de Cassini y tres mapas

Con esta idea y la ayuda de las imágenes captadas por las sondas espaciales, los autores han elaborado su triple análisis de los sistemas de drenaje y del relieve. Uno de los puntos de partida han sido las fotografías tomadas por la nave Cassini de la superficie de Titán, que han proporcionado una primera visión de sus valles fluviales, dunas de arena onduladas y patrones climáticos. También ha registrado a grandes rasgos, sin mucha resolución, la topografía de esta luna.

La topografía de Titán y Marte se forjó hace mucho tiempo y los ríos se habrían adaptado a ella después, pero la tectónica de placas terrestre cambia continuamente el paisaje

Black y Perron se preguntaron si podrían afinar esa visión ‘en bruto’ de la topografía de Titán aplicando lo que se sabe sobre la de Marte y la Tierra, donde se conoce mejor cómo han evolucionado sus ríos.

Por ejemplo, la tectónica de placas terrestre cambia continuamente el paisaje, elevando las cordilleras montañosas entre las placas continentales cuando chocan, o abriendo cuencas oceánicas cuando se separan. Los ríos se tienen que adaptar a estas transformaciones en su viaje hasta el mar.

Por su parte, Marte, se cree que se formó sobre todo durante los denominados períodos de acrecentamiento primordial y de bombardeo intenso tardío, cuando los asteroides tallaron las cuencas de impacto y favorecieron la elevación de enormes volcanes, mientras abollaban y abombaban la superficie marciana.

Los mapas detallados de las redes fluviales y la topografía de la Tierra y Marte, junto a los conocimientos sobre su pasado, sirvieron a los autores para conocer mejor la historia topográfica de Titán. El equipo cartografió las redes de ríos para los tres cuerpos y marcó la dirección en la que parecían fluir sobre la superficie.

Los investigadores compararon luego los tres mapas topográficos y se dieron cuenta de que los de la Tierra y Marte tienen más resolución, pudiéndose observar los picos de las montañas y las cuencas de impacto con gran detalle. Por el contrario, debido a la gruesa y nebulosa atmósfera de Titán, su mapa topográfico es difuso y solo muestra características generales. Esto obligó a reducir la resolución de las cartografías terrestre y marciana para igualarlas a la de Titán.

¿Ríos que van hacia arriba?

Después se superpusieron los mapas de las redes fluviales de cada cuerpo planetario y se marcaron los ríos que parecían fluir cuesta abajo. Por supuesto, esto es lo que hacen los ríos, pero a veces parece que van hacia arriba debido a la baja resolución de las imágenes, que impide captar detalles importantes, como cordilleras que desvían la trayectoria de un río.

Cuando los investigadores calcularon el porcentaje de ríos en Titán que parecían avanzar cuesta abajo, el valor se parecía más al de Marte. También compararon lo que llamaron ‘conformidad topográfica’ (grado de divergencia entre la pendiente de una topografía y la dirección del flujo de un río) y de nuevo encontraron que Titán es más similar al planeta rojo que al nuestro.

“Titán podría tener zonas altas y bajas a gran escala formadas hace tiempo, y desde entonces los ríos habrían ido erosionando esa topografía, en lugar de tener nuevas cadenas montañosas apareciendo constantemente y ríos adaptándose a ellas”, dice Perron, quien apuesta por nuevos estudios y misiones para comprender mejor los secretos que se ocultan bajo la espesa capa de nubes de esta luna.

mapas_BA Black et al Science 2017

Un nuevo exoplaneta se convierte en el candidato ideal para buscar vida

Sinc “En el último año se ha descubierto el exoplaneta templado Proxima b orbitando alrededor de Proxima Centauri, la estrella más cercana, pero probablemente no transita por delante y se desconoce su verdadera masa. Por otra parte, también se han encontrado siete planetas del tamaño de la Tierra transitando la estrella de muy baja masa TRAPPIST-1 situada a 12 parsecs (unos 40 años luz) de distancia, pero sus masas y, en particular, sus densidades no están bien delimitadas”.

Con esta introducción un equipo internacional de astrónomos presenta esta semana en la revista Nature su nuevo descubrimiento: el exoplaneta LHS 1140b, que también orbita alrededor de una estrella enana roja y fría localizada a 40 años luz de la Tierra, y que, por sus características, podría ser el mejor lugar para buscar signos de vida más allá del sistema solar.

LHS 1140b es el objetivo perfecto para llevar a cabo una de las misiones más grandes de la ciencia: buscar signos de vida fuera de la Tierra.

La supertierra recién descubierta tiene un diámetro 1,4 veces más grande que el de la Tierra (casi 18.000 kilómetros) y una masa unas siete veces mayor que la de nuestro planeta. Por tanto, su densidad también es mucho más alta, y esto implica que, probablemente, LHS 1140b es rocoso con un núcleo denso de hierro en su interior.

Los autores también destacan que el nuevo exoplaneta orbita en la zona de habitabilidad (donde puede haber agua líquida) en torno a la débil estrella enana roja LHS 1140, visible desde el hemisferio sur en la constelación de Cetus (la ballena o el monstruo marino).

Las enanas rojas son, además de las estrellas más comunes de nuestra galaxia, mucho más pequeñas y frías que el Sol. Aunque LHS 1140b está diez veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol, solo recibe alrededor de la mitad de luz que nuestro planeta y se sitúa en medio de la zona habitable. Desde la Tierra, su órbita circular se ve casi de canto y, cuando el exoplaneta pasa delante de su estrella, bloquea un poco de su luz cada 25 días.

El exoplaneta más interesante de la década

“Es el exoplaneta más interesante que he visto en la última década”, afirma el autor principal, Jason Dittmann, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EE UU), que subraya: “Es el objetivo perfecto para llevar a cabo una de las misiones más grandes de la ciencia: buscar evidencias de vida más allá de la Tierra”.

En la actualidad las condiciones de esta enana roja son particularmente favorables, ya que gira más lentamente y emite menos radiación de alta energía que otras estrellas de baja masa similares. Para que se desarrolle la vida, tal y como la conocemos, un planeta debe tener agua líquida en su superficie y retener una atmósfera.

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El exoplaneta LHS 1140b (ilustrado en la imagen con una atmósfera azulada) se encuentra en la zona habitable que rodea a su estrella. Aquí se muestra pasando delante de ella. / M. Weiss/CfA

 

En este caso, el gran tamaño del planeta implica que, hace millones de años, podría haber existido un océano de magma en su superficie. Este océano hirviente de lava podría haber proporcionado vapor a la atmósfera mucho después de que la estrella se hubiese calmado, alcanzando su brillo actual y constante, reponiendo así el agua que podría haberse perdido por la acción de la estrella en su fase más activa.

Mejor candidato para estudiar la posible atmósfera

Los investigadores destacan que esta supertierra puede ser el mejor candidato hasta el momento para futuras observaciones cuyo objetivo sea estudiar y caracterizar, en caso de tenerla, la atmósfera del exoplaneta. Dos de los miembros europeos del equipo, Xavier Delfosse y Xavier Bonfils, ambos de los centros CNRS e IPAG en Grenoble (Francia) recalcan: “Para la futura caracterización de planetas en la zona habitable, el sistema LHS 1140 podría ser un objetivo aún más importante que Proxima b o TRAPPIST-1. ¡Este ha sido un año extraordinario para el descubrimiento de exoplanetas!”.

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El MEarth-South telescope array localizado en Cerro Tololo, Chile. / Jonathan Irwin

 

En el caso de LHS 1140b, el hallazgo inicial se consiguió con la instalación MEarth-South telescope array, situada en el observatorio del Cerro Tololo (Chile), desde donde se detectaron los primeros indicios: cambios característicos en la luz que se dan cuando el exoplaneta pasa delante de la estrella.

Después se hizo un seguimiento crucial con el instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en La Silla (Chile). Se trata de un buscador de planetas de alta precisión por el método de la velocidad radial, confirmando así la presencia de la supertierra.

HARPS también ayudó a establecer el periodo orbital y permitió deducir la masa y la densidad del exoplaneta, que los investigadores piensan se formó en su ubicación actual, hace al menos 5.000 millones de años, de forma similar a como lo hizo la Tierra.

Próximamente se van realizar observaciones de la nueva supertierra con el telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) para determinar exactamente cuánta radiación de alta energía actúa sobre ella, con lo que se podrá delimitar su capacidad para albergar vida.

Además, en el futuro, cuando entren en funcionando los nuevos telescopios, como el espacial James Webb y el terrestre Extremely Large Telescope de ESO, es probable que los científicos puedan observar en detalle las atmósferas de exoplanetas como LHS 1140b, un candidato excepcional para este tipo de investigaciones. ¿Será el primero en el que se detecte una atmósfera con posibles signos de vida?

Así perdió Marte su atmósfera

Sinc Los últimos análisis de la delgada atmósfera de Marte demuestran que esta se ha reducido en los últimos millones de años debido al bombardeo de partículas del viento solar, que han arrastrado los gases marcianos hacia el espacio, produciendo cambios significativos en el clima del planeta.

“Esto ha contribuido a la transición del clima templado, caliente y húmedo que tuvo Marte en el pasado a la fría, seca y delgada atmósfera que conserva hoy”, explica esta semana en la revista Science un grupo de investigadores liderados por Bruce Jakosky desde la Universidad de Colorado en Boulder (EE UU).

El bombardeo de partículas del viento solar ha arrastrado los gases marcianos hacia el espacio, cambiando el clima del planeta

Jakosky y su equipo han utilizado los datos de la misión Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) para aportar una perspectiva más exacta acerca de la historia y los cambios climáticos en Marte, así como su evolución geológica y posible habitabilidad. La composición de la atmósfera de un planeta contribuye en gran medida a su clima.

En concreto, los investigadores midieron en la atmósfera marciana, a diferentes alturas, las concentraciones de dos isótopos del argón (Ar), un gas noble que no reacciona químicamente con otros elementos y no queda secuestrado en las rocas. El único proceso que puede eliminarlo hacia el espacio es el viento solar, mediante un proceso conocido como pulverización catódica (vaporización de átomos por bombardeo con iones energéticos).

De esta forma descubrieron que, en altitudes más altas, el isótopo de argón más liviano, el 36Ar, es más abundante que el más pesado, el 38Ar, por lo que el primero tiene mayor probabilidad de ser eyectado de la atmósfera por la radiación y el viento que llegan desde el Sol.

La atmósfera marciana ha perdido un 66% de argón

Basándose en las mediciones de MAVEN, los autores han deducido que, desde que se formó el planeta rojo, el 66 % del argón de su atmósfera ha desaparecido. Estos resultados sirvieron a los investigadores, a su vez, para calcular la disminución de otros gases por el mismo mecanismo, como el dióxido de carbono (CO2).

La atmósfera de Marte seguramente fue igual de gruesa que la de la Tierra, pero compuesta de CO

“Determinamos que la mayor parte del CO2 del planeta también se ha perdido en el espacio por pulverización”, explica Jakosky. Esta molécula resulta de interés porque es el principal componente de la atmósfera marciana y por ser un eficiente gas de efecto invernadero que permite retener el calor y calentar el planeta.

Los autores sugieren que su atmósfera probablemente haya sido igual de gruesa que la de la Tierra, pero compuesta principalmente de dióxido de carbono; y que la mayor parte de este y otros gases atmosféricos se han perdido, lo que ha provocado los enormes cambios en el clima del planeta rojo desde su formación.

En la actualidad el agua líquida, esencial para la vida, no es estable en la superficie de Marte porque su atmósfera es demasiado fría y delgada para soportarla. Sin embargo, los lechos secos de antiguos ríos y lagos observados en el planeta rojo, así como algunos minerales que sólo se forman en presencia de agua líquida, indican que su clima fue muy diferente en el pasado, lo suficientemente cálido para que el agua fluyera sobre la superficie durante largos períodos de tiempo.

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Los datos de la misión MAVEN revelan que la pérdida sustancial de la atmósfera es lo que cambió drásticamente el clima de Marte. / The Lunar and Planetary Institute NASA’s MAVEN mission

El equipo de la misión MAVEN ya informó en 2015 sobre la pérdida del gas atmosférico por efecto del viento solar. Lo que ha hecho ahora es estimar cuánto gas se ha perdido a lo largo del tiempo. / NASA Goddard

Referencia bibliográfica:

B. M. Jakosky, M. Slipski, M. Benna, P. Mahaffy, M. Elrod, R. Yelle, S. Stone, N. Alsaeed. “Mars’ atmospheric history derived from upper-atmosphere measurements of 38Ar/36Ar”. Science, 31 de marzo de 2017.

Un sistema extrasolar esconde siete mundos donde buscar vida

Sinc La NASA llevaba unos días anunciando un gran descubrimiento más allá del sistema solar y este miércoles por fin se ha dado a conocer: la detección del primer sistema conocido de siete planetas del tamaño de la Tierra alrededor de una sola estrella. Un equipo internacional de astrónomos, liderado por europeos, informa en la revista Nature de la existencia de esos siete planetas transitando por delante de TRAPPIST-1, una estrella ultrafría y enana –poco más grande que Júpiter– situada a 40 años luz, en la constelación de Acuario.

“Los siete planetas tienen temperaturas (de entre 0 y 100 ºC) lo suficientemente bajas como para hacer posible la presencia de agua líquida en sus superficies”, destacan los autores en su artículo, cuyo hallazgo convierte a este sistema planetario en uno de los mejores candidatos para buscar vida fuera del sistema solar. Incluso tres de los mundos se encuentran en la zona de habitabilidad de su estrella y podrían tener océanos de agua.

Si esta configuración planetaria es común, nuestra galaxia podría estar repleta de planetas como la Tierra

“Este descubrimiento podría ser una pieza importante en el rompecabezas de encontrar ambientes habitables, lugares favorables para la vida”, destaca Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la NASA. “Responder a la pregunta ‘estamos solos’ es una prioridad científica y haber encontrado tantos planetas como estos por primera vez en la zona habitable es un notable paso adelante hacia esa meta”.

“Los próximos pasos serán detectar y medir la atmósfera de todos estos planetas, una tarea en la que se involucrarán equipos de todo el mundo”, adelanta a Sinc Didiier Queloz, coautor del trabajo e investigador del Observatorio de Ginebra, quien explica: “Las enanas ultrafrías –muy comunes en la Vía Láctea–, con planetas rocosos en tránsito, son los únicos objetivos para los que tenemos la capacidad técnica necesaria para estudiar sus atmósferas”.

“TRAPPIST-1 es el primer objetivo, pero espero que se encuentren otros sistemas planetarios parecidos ya que los estudios estadísticos señalan que pueden ser bastante frecuentes”, añade Queloz, una valoración con la que coincide el astrónomo holandés Ignas Snelen, que también comenta en Nature el descubrimiento del sistema planetario séptuple: “Si esta configuración es común, nuestra galaxia podría estar repleta de planetas como la Tierra”.

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La estrella TRAPPIST-1 es del tamaño de Júpiter, mucho más pequeña que nuestro Sol. Se muestran los tres a escala, con sus planetas o lunas y los periodos orbitales. / Ignas A. G. Snellen/Nature

El hallazgo actual es fruto de otro anterior. En mayo de 2016, el investigador principal de ambos trabajos, Michaël Gillon, del instituto STAR de la Universidad de Lieja (Bélgica), anunció con su equipo la detección de tres exoplanetas en la estrella TRAPPIST-1, rebautizada así por el TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (TRAPPIST, en Chile) que se usó para las observaciones.

Este sistema es el que cuenta con más planetas del tamaño de la Tierra y con más mundos que podrían tener agua líquida en sus superficies

Motivados por este descubrimiento, los autores organizaron una compaña global de monitorización fotométrica, mediante telescopios terrestres y espaciales, para detectar los tránsitos de los planetas por delante de su estrella, cuyo brillo se debilita ligeramente cada vez que esto sucede.

Telescopios TRAPPIST, Spitzer y dos en España 

Además de los dos telescopios TRAPPIST (el principal de Chile y otro en Marruecos), emplearon el William Herschel y el Liverpool (ambos en la isla de La Palma, España), el UKIRT en Hawaii (EE UU), el SAAO en Sudáfrica, el HST en India, el VLT del Observatorio Europeo Austral (Chile), el telescopio Hubble y, sobre todo, el telescopio espacial Spitzer, el gran observatorio infrarrojo de la NASA.

Con todos estos instrumentos pudieron identificar las señales de los siete planetas de TRAPPIST-1 (etiquetados como b, c, d, e, f, g y h) y algunas de sus características, como el tamaño. Así se descubrió que este sistema es el que cuenta con más planetas de dimensiones similares a la Tierra. Los más grandes son g y b (un 10% mayores que el nuestro), y los más pequeños, d y h (un 25% menores).

Sus periodos orbitales son de 1,51, 2,42, 4,04, 6,06, 9,1 y 12.35 días respectivamente, desde el más interno al externo. Puede parecer poco tiempo, pero hay que tener en cuenta que la estrella es del tamaño de Júpiter, mucho más pequeña que nuestro Sol, por lo que su fuerza de atracción también es mucho menor y los planetas tardan poco en completar su órbita.

Respecto a su composición, los científicos piensan que estos exoplanetas, al menos seis de ellos, son rocosos y con una masa parecida a la Tierra. Además se sitúan en zonas templadas. El hecho de que TRAPPIST-1 sea una estrella enana roja muy fría implica que la energía que proporciona a sus planetas es parecida a la recibida por los interiores de nuestro sistema solar. De hecho, c, d y f reciben cantidades de energía similares a las de Venus, la Tierra y Marte, respectivamente.

Los planetas TRAPPIST-1e, f y g son el santo grial para los cazadores de planetas, ya que orbitan en la zona habitable de la estrella y podrían tener océanos

Los siete planetas podrían, potencialmente, tener agua líquida en sus superficies, aunque sus distancias orbitales hacen que esto sea más probable en unos que en otros. Los modelos climáticos sugieren que los más interiores (b, c y d), son probablemente demasiado calientes para albergar agua líquida, excepto en alguna pequeña porción de sus superficies.

Sin embargo, los planetas TRAPPIST-1e, f y g representan el santo grial para los astrónomos cazadores de planetas, ya que orbitan en la zona habitable de la estrella y podrían tener océanos de agua en sus superficies.

Objetivo prioritario para buscar vida extrasolar

Estos descubrimientos hacen de este cercano sistema planetario un objetivo prioritario para los estudios sobre atmósferas de exoplanetas y búsqueda de vida extrasolar. Los científicos confían en que la próxima generación de telescopios, como el gigantesco E-ELT del Observatorio Europeo Austral en Chile y el futuro telescopio espacial James Webb, permitan confirmar la presencia de agua en esos exoplanetas. De momento el Hubble ya ha comenzado a analizar sus atmósferas.

“Se trata de un sistema planetario realmente emocionante, no solo porque hayamos encontrado tantos planetas, ¡sino porque son todos asombrosamente similares en tamaño a la Tierra!”, insiste Gillon, aunque reconoce que se requieren observaciones adicionales para caracterizar profundamente estos mundos, particularmente el séptimo –el más externo–, cuyo periodo orbital e interacción con el resto todavía no se conoce muy bien. Las sorpresas astrobiológicas que pueda deparar el sistema TRAPPIST-1 no han hecho más que empezar.

Referencia bibliográfica:

Michaël Gillon, Amaury H. M. J. Triaud, Brice-Olivier Demory, Emmanuël Jehin, Eric Agol, Katherine M. Deck, Susan M. Lederer, Julien de Wit, Artem Burdanov, James G. Ingalls, Emeline Bolmont, Jeremy Leconte, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Martin Turbet, Khalid Barkaoui, Adam Burgasser, Matthew R. Burleigh, Sean J. Carey, Aleksander Chaushev, Chris M. Copperwheat, Laetitia Delrez, Catarina S. Fernandes, Daniel L. Holdsworth, Enrico J. Kotze, Valérie Van Grootel, Yaseen Almleaky, Zouhair Benkhaldoun, Pierre Magain & Didier Queloz. “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”. Nature, 22 de febrero de 2017

Un planeta similar a la Tierra

A tan solo 4,2 años luz de la Tierra, se encuentra la estrella Próxima Centauri, denominada así por ser la más cercana al Sol y situarse en la constelación Centaurus. Se trata de una fría enana roja, demasiado débil para observarla a simple vista, aunque vecina de un sistema estelar mucho más brillante y popular: Alfa Centauri, al que seguramente pertenece.

Ahora, un equipo de astrónomos ha encontrado evidencias claras de la presencia de un planeta similar a la Tierra orbitando alrededor de Próxima Centauri, lo que lo convierte en el más cercano al nuestro fuera del sistema solar. Además, se encuentra en la zona de habitabilidad, la región en torno a una estrella donde las condiciones de temperatura permiten la existencia de agua líquida y, por tanto, es un candidato para buscar vida.

“Es emocionante saber que hay un planeta parecido a la Tierra en torno a la estrella más cercana a nosotros”, dice un astrónomo

Este mundo, que los astrónomos llevaban buscando intensamente desde hace años, se ha bautizado con el nombre de Próxima b. Tras unos días de rumores y filtraciones en varios medios extranjeros, su descubrimiento es portada esta semana en la revista Nature, donde los autores describen los detalles del exoplaneta.

Los datos definitivos se han obtenido en el marco de la campaña de observación Pálido Punto Rojo (Pale Red Dot, en inglés), cuyo nombre hace referencia a la famosa frase de Carl Sagan que describe a la Tierra como un punto azul pálido. Como Próxima Centauri es una estrella enana roja, bañaría a su planeta con un pálido resplandor rojizo. Los avances de este proyecto se comparten por internet y se acompañan de artículos de divulgación.

“Dedicamos dos años a diseñar esta campaña, que ha observado Próxima Centauri desde enero hasta marzo de este año con telescopios de cuatro observatorios. Aunque la señal era prometedora desde el principio, revisamos su consistencia cada noche: es verdaderamente emocionante saber que hay un planeta parecido a la Tierra en torno a la estrella más cercana a nosotros”, destaca Guillem Anglada, investigador español que encabeza el estudio desde la Universidad Queen Mary de Londres.

Durante el primer semestre de 2016, Próxima Centauri ha sido observada regularmente con el espectrógrafo HARPS del telescopio de 3,6 metros que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en La Silla (Chile), y monitorizada simultáneamente con otros telescopios de todo el mundo. Los datos se han comparado con los que registró el instrumento UVES, también de ESO, en años anteriores.

Detección por espectroscopía Doppler

Usando una técnica de búsqueda de exoplanetas conocida como espectroscopía Doppler o de velocidad radial, los investigadores detectaron el ligero tirón gravitatorio que el planeta ejercía sobre su estrella. Este la obliga a dibujar una pequeña órbita y se traduce en oscilaciones en su luz, que los científicos pueden medir.

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Movimiento de Próxima Centauri en 2016 que revela la presencia de un planeta. / ESO/G. Anglada-Escudé

 

“A finales de marzo estaba claro que la señal Doppler era la que predijimos, pero esto viene de cuatro años atrás, cuando mi colega Mikko Tuomi y yo juntamos datos de HARPS con los del sondeo UVES y, entre otras estrellas, ahí estaba Próxima con señales muy significativas, aunque al principio confusas, del exoplaneta”, comenta a Sinc Anglada, satisfecho de haberlas podido confirmar después: “Lo más reseñable ha sido el montón de horas y entusiasmo que ha dedicado todo el equipo”.

Los movimientos detectados, además, son de muy poca amplitud: “Hemos observado que Próxima Centauri se aleja y acerca de nosotros a una velocidad de 5 km/h, similar a la velocidad a la que caminamos, con un patrón regular que se repite cada 11,2 días”, explica Pedro J. Amado, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y coautor del trabajo.

La masa del nuevo exoplaneta es al menos 1,3 veces mayor que la de la Tierra y orbita a unos 7 millones de kilómetros de la estrella Próxima Centauri

El equipo también tuvo que comprobar que lo observado no fuera la actividad repentina característica de las enanas rojas, una estrellas activas que pueden variar generando efectos parecidos a los que supone la presencia de un planeta. Para excluir esta posibilidad, se monitorizó de forma cuidadosa la luminosidad cambiante de la estrella usando el telescopio ASH2 (operado por el IAA) en el Observatorio de Exploraciones Celestes de San Pedro de Atacama (SPACEOBS, Chile) y otros en el Observatorio Las Cumbres.

De esta forma, se excluyeron del análisis final los datos de velocidad radial tomados cuando la estrella se dilataba. Los resultados de los minúsculos cambios en el efecto Doppler indicaron que la masa del nuevo exoplaneta es al menos 1,3 veces mayor que la de la Tierra, y que orbita a unos 7 millones de kilómetros de Próxima Centauri.

Esto representa sólo el 5% de la distancia entre el Sol y la Tierra. Aunque Próxima b orbita mucho más cerca de su estrella que Mercurio de la nuestra, Proxima Centauri también es mucho más débil que el Sol. Como resultado, este exoplaneta se encuentra dentro de la zona habitable y tiene una temperatura superficial estimada que permitiría la presencia de agua líquida.

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Comparación de la órbita de Próxima b con la misma región del sistema solar. / ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

 

A pesar de esto, algunos expertos consideran que las condiciones en su superficie se podrían ver muy afectadas por las llamaradas de rayos X y de radiación ultravioleta que emite su estrella, mucho más intensas que las que experimenta la Tierra respecto al Sol. La posibilidad de que exista vida en los planetas en torno a las estrellas enanas rojas actualmente es objeto de debate entre la comunidad científica.

Las observaciones directas de sus atmósferas puede aclarar el misterio. Una de los objetivos prioritarios es confirmar que Proxima b transite delante de su estrella por un lugar favorable para estas observaciones, que también permitirían conocer el radio del exoplaneta, su tamaño (las velocidades radiales sólo informan de la masa mínima) y, por tanto, su densidad. Los científicos necesitan estar seguros de que es un planeta rocoso para confirmar que en su superficie pueda existir agua.

Un blanco perfecto para buscar vida

“En cualquier caso, Próxima b constituye el candidato idóneo para estudiar las características de los planetas en torno a enanas rojas y, por extensión, para la búsqueda de trazas que puedan indicar la existencia de vida”, apunta Amado.

Este exoplaneta se convierte así en un blanco perfecto y cercano para encontrar evidencias de vida en otros lugares del universo. De hecho, el sistema Alfa Centauri (al que muchos astrofísicos consideran que pertenece Próxima) es también el objetivo del primer intento de la humanidad de viajar a otro sistema solar: el proyecto StarShot apadrinado por Stephen Hawking, que plantea el envío allí de una flota de naves minúsculas en busca de mundos potencialmente habitables.

“En el marco de este proyecto, Próxima b constituye el único planeta que se podría visitar en el plazo de una generación”, concluye Amado, que también coordina el proyecto CARMENES para la búsqueda de planetas de tipo terrestre desde el Observatorio de Calar Alto, en Almería.

¿Cómo buscar vida en Próxima b?

Por Cristina Rodríguez López, investigadora del IAA y coautora del trabajo

Lo primero y fundamental para ver si un planeta tiene vida, al menos como la de la Tierra, es que tenga agua, lo que descubriremos detectando si hay vapor de agua en su atmósfera. Y para ver si tiene atmósfera, un primer paso es comprobar que el planeta transite o eclipse su estrella. Miramos si su órbita está alineada con nuestra línea de visión, de forma que podamos verlo pasar por delante de la estrella y ocultar su luz.

Si esto es así, analizamos con un espectrógrafo la luz de la estrella mientras el planeta la eclipsa y la composición de su atmósfera. Ese sería el momento de buscar qué biomoléculas están presentes, como agua, dióxido de carbono, metano, ozono… u otros compuestos, que aunque no sean indicativos de vida basada en el carbono y el agua como la nuestra, pueden informar de algún proceso biológico de otro tipo.

Además, cuando el planeta queda oculto totalmente por la estrella (en lo que se llama eclipse secundario), la diferencia entre la luz total justo antes o después del eclipse y la luz cuando el planeta está oculto aporta datos sobre la emisión térmica del planeta y su temperatura. El efecto invernadero producido por la atmósfera ayuda a regular y mantener la temperatura, como en la Tierra.

Otros factores a tener en cuenta serían el efecto protector de la atmósfera, la cantidad de emisión de rayos UV y X emitidos por estrellas activas como Próxima, o que su exoplaneta sufriese acoplamiento de marea al estar muy cerca de su estrella, ofreciendo siempre una cara a la estrella con día permanente y otra donde reina siempre la noche. Nos queda mucho por saber, porque hay diferentes teorías que explican cómo, aun sucediendo todo esto, podríamos llegar a tener condiciones que permitiesen la vida. Necesitamos estudiar este sistema intensamente para poder empezar a responder estas preguntas.

Actualmente, el equipo Punto Pálido Rojo y otros grupos de investigación ya están realizando la búsqueda de eclipses de Proxima b desde diversos telescopios en Chile y Sudáfrica, además de solicitar propuestas de observación desde satélites espaciales para descubrir si transita su estrella. Los futuros telescopios, como el terrestre E-ELT y el espacial James Webb, o espectrógrafos de alta precisión como Espresso (que se instalará en Chile) o CARMENES, serán fundamentales para el análisis en alta precisión de las atmósferas de los exoplanetas cercanos.

Foto de portada: Ilustración de la superficie del planeta Próxima b con la estrella Próxima Centauri al fondo, donde también se observa muy pequeña la estrella doble Alfa Centauri. / ESO/M. Kornmesser

 

 

Descubren dos exoplanetas similares a la Tierra

Se trata de dos mundos rocosos. Así son dos de los exoplanetas de tamaño similar a la Tierra encontrados en un sistema vecino. El primer estudio de sus atmósferas, publicado en Nature, fortalece la idea de que pudieran ser habitables.

En mayo, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en EE UU y de la Universidad belga de Lieja, anunciaron el hallazgo de un sistema planetario, el TRAPPIST-1, a solo 40 años luz, en el que existen tres planetas de un tamaño similar al nuestro y que podrían ser habitables.

Ahora, tras los primeros análisis, los mismos expertos han descubierto que dos de esos exoplanetas, situados en la zona más interna del sistema, son esencialmente rocosos, a diferencia de los gigantes gaseosos similares a Júpiter.

Según un comunicado del MIT, la atmósfera de ambos planetas parece no ser “amplia y difusa, como la de Júpiter, sino compacta, similar a la de la Tierra, Venus y Marte”, todos ellos planetas rocosos. Los dos exoplanetas fueron observados por el telescopio Hubble cuando pasaban, casi de manera simultánea, por delante de su estrella.

Fotografía: Recreación de los dos planetas en órbita alrededor de su sol (Kornmesser/ESO)