Un ejercicio útil para aprender a buscar vida en otro lugar es tratar de encontrarla aquí mismo en la Tierra. Así, las observaciones de Carl Sagan de nuestro planeta a través de datos tomados durante el sobrevuelo de 1993 de la nave espacial Galileo, que estaba haciendo una maniobra de asistencia por gravedad en ruta a Júpiter. Sagan y su equipo encontraron pigmentos en la superficie de la Tierra con un borde claramente definido en la parte roja del espectro. Lo que estaba mirando era el reflejo de la luz de la vegetación. El “borde rojo” se ha hecho muy conocido en los círculos de astrobiología y se considera una posible firma biológica.
En la Tierra, la vegetación es la superficie reflectante más abundante que indica vida (la vegetación cubre aproximadamente el 60% de la superficie terrestre actual). El aumento en la reflectancia se muestra a aproximadamente 700 nm, variando en fuerza dependiendo de la especie de planta. Pero como señalan Jack O’Malley-James y Lisa Kaltenegger (Universidad de Cornell / Instituto Carl Sagan), las estructuras fotosintéticas que contienen clorofila se encuentran no solo en la vegetación sino también en líquenes, corales, algas y cianobacterias.
Esto es útil, porque para cualquiera que esté mirando la Tierra primitiva, el borde rojo de la vegetación habría sido evidente solo después del advenimiento de las plantas terrestres, mientras que si pudiéramos detectar una característica similar en otras formas de vida fotosintética (llame a esto un borde rojo fotosintético , o PRE), podemos extender la capacidad de detectar tal vida hasta 2 mil millones de años o más (en el caso de las cianobacterias). Según los científicos, el liquen probablemente surgió aproximadamente al mismo tiempo que las algas, hace mil millones de años, mientras que los corales y la vegetación moderna comienzan a aparecer no antes de 725 millones de años atrás.
Esto ofrece una ‘ventana’ mucho más amplia para observar las características de borde rojo en otros mundos. El nuevo artículo de los autores en Astrophysical Journal Letters analiza lo que podría producir un espectro PRE además de la vegetación terrestre y pregunta si características como estas serían detectables. Dice Kaltenegger:
“Si un extraterrestre hubiera usado el color para observar si nuestra Tierra tenía vida, ese extraterrestre vería colores muy diferentes a lo largo de la historia de nuestro planeta, retrocediendo miles de millones de años, cuando diferentes formas de vida dominaron la superficie de la Tierra. Los astrónomos se habían concentrado solo en la vegetación antes, pero con una mejor paleta de colores, los investigadores ahora pueden mirar más allá de medio billón de años y hasta 2.5 billones de años atrás en la historia de la Tierra para que coincidan como períodos en exoplanetas “.
Crédito: Wendy Kenigsberg / Cornell Brand Communications.
El documento modela cómo cambiaría el espectro de un planeta dependiendo del organismo dominante en la superficie. O’Malley-James se refiere al uso de los autores de la Tierra primitiva en este análisis como una especie de Piedra Rosetta, una que se extiende hasta la mitad de la Tierra. Examinando los espectros de planetas similares a la Tierra modelados con cuatro organismos diferentes: cianobacterias, algas y líquenes, así como vegetación caducifolia (el liquen, por ejemplo, habría arrojado un color verde salvia a menta, una firma distintiva de fotosíntesis en el borde rojo) ), los autores muestran que la adición de una atmósfera y nubes al modelo puede enmascarar características individuales pero aún así producir suficientes datos para llegar a una conclusión más amplia. Del documento:
… para una cobertura de superficie similar, la señal PRE de otros organismos que podrían ser dominantes en la superficie de un exoplaneta puede ser similar en fuerza a la señal producida por la vegetación moderna para la Tierra en nuestros modelos, que se aproxima utilizando reflectancia de árboles caducifolios produciendo unaaumento de reflectancia estimada de ∼4% (Tabla 1), que cae dentro del extremo inferior del rango de valores (1% –10%) dados para VRE de la Tierra ,,, La Figura 1 muestra que individualmente los diferentes organismos se pueden distinguir con alta resolución espectral. Sin embargo, una vez que agregamos una atmósfera terrestre actual, así como nubes al modelo …, la pendiente individualmente distintiva de la reflectividad de los organismos ya no es aparente. Por lo tanto, una detección de borde rojo, aunque no es específica de ninguna forma de organismo fotosintético,
Ejemplos de características del borde rojo (el aumento en la reflectancia causada por la clorofila, resaltada en la región sombreada) exhibida por (A) corales, (B) vegetación caducifolia (árboles; representativa de la característica actual del borde rojo en el espectro de la Tierra) , (C) la babosa marina fotosintética, Elysia viridis, (D) líquenes (Acarospora sp.), (E) algas (Rhodosorus marinus), (F) cianobacterias (Chroococcidiopsis sp.).
Crédito: Jack O’Malley-James / Lisa Kaltenegger.
El borde rojo sería una detección de biofirma difícil pero no fuera del alcance de los instrumentos de alta precisión a medida que avanzamos hacia la próxima generación de observatorios. También proporciona otra herramienta para la biodetección que, en combinación con el análisis de la atmósfera, ofrece un enfoque múltiple para nuestro sondeo remoto de la vida, disminuyendo la posible ambigüedad de los resultados.
El artículo es O’Malley-James & Kaltenegger, “Expanding the Timeline for Earth’s Photosynthetic Red Edge Biosignature,” Astrophysical Journal Letters Vol. 879, No. 2 (10 July 2019). Abstract.
Fuente: Centaury Dreams.
Artículo original: Extending the Astrobiological ‘Red Edge’. Paul Gilster, July 12, 2019.
Material relacionado:
¿Se puede deducir la existencia de vida en la Tierra a partir de las observaciones de la nave espacial Galileo, dotada con instrumentos capaces de estudiar un planeta?
Carl Sagan y otros científicos hicieron estas preguntas: ¿era posible, a partir de las observaciones de Galileo, deducir la existencia de vida en nuestro planeta? Si Galileo devolviera sus datos a los extraterrestres en otro mundo, ¿qué concluirían sobre la Tierra? Estas iteresantes preguntas son tratadas en los siguientes dos artículos, el primero de caracter general, mientras el segundo es el trabajo de investigación correspondiente:
- Can Life on Earth Be Surmised from Galileo’s Observations? NASA / History / Mission to Jupiter: The Galileo Project, pags. 159 – 161.
- A search for life on Earth from the Galileo spacecraft. Carl Sagan, W. Reid Thompson, Robert Carlson, Donald Gurnett & Charles Hord. Nature volume 365, pages715–721(1993).
El 8 de diciembre de 1992, Carl Sagan discute, en un programa de televisión del JPL presentado por Richard Terrile, el segundo sobrevuelo de la Tierra por la nave espacial Galileo:
Identificando el “Borde Rojo” en los espectros de luz reflejada de los exoplanetas:
La Astrónoma Pilar Montañés-Rodríguez, del Observatorio Solar Big Bear (BBSO) en California, planteó la siguiente pregunta: ¿podremos detectar ese “borde rojo” en el espectro de un planeta distante y deducir de él la presencia de vida vegetal? Enel artículo a continuación, se presenta el ingenioso método ideado por la astrónoma, de gran valor instructivo porque en el camino revisa los conceptos y las dificultades que presenta el identificar en el espectro de luz reflejada de un exoplaneta la presencia de un borde rojo o similar. El artículo se escribió en la etapa previa a la detección de exoplanetas pero con la convicción de que muy pronto llegaría ese momento:
- Scientists Search for Distant Life in the Moonlight. The Planetary Society.
Vistas y espectros de la Tierra desde otras naves espaciales:
La nave espacial Osiris- Rex, al sobrevolar la Tierra para recibir asistencia gravitatoria, enfocó sus instrumentos hacia ellasiguiendo el ejemplo de la nave Galileo y también como método para calibrar sus instrumentos:
- Spacecraft Flies By a Habitable Planet. Caleb A. Scharf . Scientific American, Sep. 27, 2017.
Ver también:
- Flying By Home. Vicky Hamilton. The Planetary Society.
Las naves espaciales han dirigido sus instrumentos hacia la Tierra y han obtenido un gran conjunto de imágenes de ella y de nuestro satélite. El siguiente artículo presenta una revisión de ellas:
- Pictures of Earth by Planetary Spacecraft. The Planetary Society.
Ampliando y generalizando el concepto de “Borde Rojo”:
- Red Foliage Under an Alien Sky. Paul Gilster. Centaury Dreams. April 11, 2007.
- The Colors of Exobiology. Paul Gilster. Centaury Dreams. June 22, 2007.
- Beyond the Red Edge. Paul Gilster. Centaury Dreams. April 19, 2011.
¿Cómo continúa la investigación hoy?
Our Living Planet Shapes the Search for Life Beyond Earth. Carol Rasmussen
NASA’s Earth Science News Team / NASA / JPL. Nov. 22, 2017.
Curiosidades:
Bordes espectrales naturales y artificiales en exoplanetas.
En el siguiente artículo, los investigadores exploran audazmente los posibles “bordes espectrales artificiales”. Es decir, civilizaciones avanzadas que modifican la superficie del planeta de modo que también cambien los espectros observables. Las civilizaciones alienígenas podrían construir matrices de células solares a gran escala para aprovechar la energía de su estrella anfitriona. Tal cobertura de materiales fotovoltaicos tiene características espectrales distintivas y probablemente detectables, similares al “borde rojo” de la vegetación:
- The grass might be redder on the other side. Shang-Min Tsai. astrobites, June 23, 2017.
