Recreación artística del planeta extrasolar HD 209458b durante un tránsito

La posible existencia de vida más allá de la Tierra es una cuestión que no ha dejado nunca de cautivar el interés de la humanidad. Después de siglos de especulación, la ciencia está haciendo progresos lo bastante importantes como para empezar a investigar de forma realista si somos los únicos seres vivos del Universo o si, como ha sucedido a menudo, no gozamos de ninguna posición de privilegio. Esta vida extraterrestre podría ser similar a la nuestra y encontrarse en un lugar parecido a la Tierra, pero no debemos ser estrechos de miras y preguntarnos sin prejuicios: ¿qué es la vida? Esta es una de las cuestiones que intenta responder una nueva ciencia, nacida hace tan sólo unos años, llamada astrobiología. A pesar de no existir todavía consenso, la definición de vida aceptada por la NASA es la de un sistema autosuficiente capaz de evolucionar y adaptarse.

Agua líquida
No es una definición perfecta, pero nos permite sentar las bases para continuar la investigación sobre la vida de la forma más general. En lo que sí están de acuerdo los astrobiólogos es que el elemento básico y común en cualquier forma de vida es el agua líquida. Los organismos vivos necesitan un medio adecuado para que tengan lugar las diversas reacciones químicas y el agua es el disolvente universal. Además, el intervalo de temperaturas en que ésta se encuentra en estado líquido es óptimo para sustentar reacciones bioquímicas y para formar múltiples enlaces orgánicos. El agua líquida es por lo tanto una condición esencial para la existencia de vida y su presencia condiciona el tipo de planetas en los que buscarla. Para que exista agua líquida en la superficie de un planeta es necesario que éste orbite alrededor de su estrella a una distancia tal que permita que los rayos que llegan calienten la superficie entre 0ºC y 100ºC. Este intervalo de distancias orbitales es el que define la "zona habitable" alrededor de una estrella.

La tecnología actual no nos permite todavía detectar planetas parecidos a la Tierra en dicha zona habitable, aunque sí permite observar otro tipo de planetas ajenos al Sistema Solar: hemos conseguido estudiar con cierto detalle los denominados Hot Jupiters (Júpiteres calientes). éstos son parecidos en tamaño al planeta Júpiter de nuestro Sistema Solar pero situados a una distancia mucho más próxima a su estrella, de modo que sus temperaturas son muy elevadas.

Curiosamente, el descubrimiento de esta clase de planetas en 1995 representó una gran sorpresa para la comunidad científica puesto que pusieron en entredicho todos los modelos de formación existentes. La combinación de su gran tamaño y su corta distancia orbital resulta todavía objeto de estudio por parte de las teorías de formación planetaria. Una característica de estos Hot Jupiters es que existe una elevada probabilidad (alrededor del 10%) de que, debido a la geometría del sistema planetario, desde la Tierra se observe su tránsito por delante de la estrella.

Diferencia de luz
La cantidad de luz que recibimos de la estrella disminuye cuando el planeta pasa enfrente y la eclipsa parcialmente dando lugar a una diferencia de luz recibida que nos permite estudiar el objeto. Conocemos actualmente unos veinte planetas que experimentan tránsitos y la razón del especial interés que suscitan es que éstos nos proporcionan la máxima cantidad de información sobre las propiedades de los planetas, lo que los convierte en valiosos objetos de estudio. Una de las cuestiones que han ido tomando relevancia es la posibilidad de estudiar la composición de sus atmósferas, y concretamente la presencia de agua, que los modelos teóricos proponen como la molécula más abundante en las atmósferas de estos planetas. Hay que tener en cuenta que los elementos que forman el agua son de los más cuantiosos en el Universo, lo que nos lleva a suponer que el agua es una molécula que existe en abundancia. Uno de estos Hot Jupiters con tránsitos, descubierto en 2005, es HD 189733b y se encuentra situado en la constelación de Vulpécula (el Zorro) a unos 60 años luz de distancia. Se trata de un planeta ligeramente mayor que Júpiter y que describe una órbita completa alrededor de su estrella en tan sólo 2.2 días. Este planeta es especialmente interesante porque su tamaño es grande en relación al de su estrella (con lo que en los tránsitos se oculta una gran fracción de luz), además de tener ésta un brillo aparente elevado.

Diversos grupos de investigadores han estudiado HD 189733b con el objetivo de caracterizar sus propiedades, especialmente observando en el rango infrarrojo y mediante el telescopio espacial Spitzer de la NASA. En particular, utilizaron la ocultación del planeta por parte de la estrella (antitránsito) para determinar la emisión propia del planeta y obtener así una estimación de su temperatura, que resultó ser de entre 700ºC y 1.000ºC (noche/día). Pero además, y usando observaciones a distintas longitudes de onda, intentaron averiguar si se encontraba alguna señal de la presencia de agua. Para su sorpresa y desánimo de la comunidad científica, el resultado fue negativo. Tal vez el agua no fuera tan omnipresente como preveíamos... En nuestro estudio de HD 189733b, encabezado por la investigadora de la Agencia Espacial Europea (ESA) Giovanna Tinetti, hemos usado una técnica ligeramente distinta basada en la observación directa del tránsito. Las observaciones se realizaron también con el telescopio Spitzer de la NASA y se tomaron datos en tres longitudes de onda del infrarrojo (3.6, 5.8 y 8 micrómetros) para determinar el tamaño del planeta en cada una de ellas.Dicho tamaño está relacionado con el poder de absorción de la luz que tiene la atmósfera del planeta.

Longitudes de onda
A mayor absorción, el planeta aparenta ser más grande ya que bloquea una mayor proporción de luz del disco de la estrella. En cambio, si la atmósfera es más transparente, el planeta aparentará tener menor tamaño. Nuestras observaciones mostraron que el tamaño del planeta es ligerísimamente distinto en las tres longitudes de onda, de forma que es más pequeño a una longitud de onda de 3.6 micrómetros, algo mayor a 5.8 micrómetros y tiene un tamaño intermedio a 8 micrómetros. Dicho de otro modo, su atmósfera es más transparente a una longitud de onda de 3.6 micrómetros, más opaca a 5.8 micrómetros y tiene una absorción intermedia a 8 micrómetros. Por supuesto, la siguiente pregunta fue: ¿qué molécula conocida tiene este patrón de absorción tan característico? La respuesta también resultó evidente: el agua. Después de probar con distintas moléculas, como el monóxido de carbono o el amoniaco, el agua resultó proporcionar la explicación perfecta a las diferencias de tamaño observadas, de modo que resulta ser uno de los constituyentes más abundantes en la atmósfera de este planeta. El estudio que llevamos a cabo también explicó por qué las observaciones anteriores no tuvieron éxito en hallar agua, demostrando que el uso de la ocultación no proporciona información sobre la composición química de la atmósfera del planeta. Evidentemente, el agua detectada en la atmósfera de HD 189733b se encuentra en forma de vapor debido a las altas temperaturas. A pesar de no tratarse de agua líquida, el ingrediente fundamental para la vida, es la primera vez que se observa la presencia de agua en un planeta fuera del Sistema Solar sin sombra de duda y es por esta razón que el descubrimiento tiene un gran impacto. Pero lo más interesante es lo que nos depara el futuro.

Haciendo una extrapolación, resulta razonable pensar que si el agua está presente, y en grandes cantidades, en el primer planeta que estudiamos, probablemente también lo estará en otros planetas con condiciones más favorables para la presencia de vida. Es decir, aquellos parecidos a la Tierra y situados en la zona habitable alrededor de sus estrellas. Ahora sólo queda esperar a que los avances tecnológicos permitan observar planetas dentro de la zona de habitabilidad para poder encontrar el agua líquida. La agencia europea ESA y la NASA se preparan para lanzar sendas misiones dentro de unas dos décadas con el objetivo común de buscar vida de forma remota. Se trata de las misiones DARWIN y TPF, que permitirán a los químicos y biólogos atmosféricos usar las proporciones de gases como el dióxido de carbono, vapor de agua, ozono y metano, para saber si un planeta alberga vida. El primer paso está dado.

Ignasi RIBAS/Anna ARTIGAS