No, su objetivo es más amplio y más abierto que eso. El objetivo es solo estudiar los planetas.
“Sucesor del Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) nos ayudará a descubrir más sobre los orígenes del Universo observando la luz infrarroja de las galaxias más jóvenes y posiblemente de las primeras estrellas. Nos mostrará en detalle cómo se forman las estrellas y los sistemas planetarios y también nos permitirá estudiar los planetas tanto en nuestro Sistema Solar como aquellos que orbitan alrededor de otras estrellas. ”
Entonces, ¿hay alguna posibilidad de que nos pueda ayudar a buscar vida? Bueno, si lo hay.
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Probablemente necesite estudiar alrededor de 1000 planetas tipo Tierra antes de que tenga una oportunidad decente, suponiendo que la vida sea común en la galaxia, que la mayoría de los planetas como la Tierra sí tienen vida, y suponiendo que el nuestro es típico de que la vida terrestre sea un desarrollo tardío. Por supuesto, eso se basa en una muestra de 1, pero es nuestra mejor manera de adivinar en la actualidad.
Es posible que pueda encontrar un desequilibrio, dos gases en la atmósfera que no deberían estar allí normalmente, como el metano y el oxígeno. Pero la observación es complicada.
Para un mundo oceánico o un planeta antes de la evolución de la vida terrestre, nuevamente por analogía con la Tierra, a menudo no habría señal alguna. Eso incluye la Tierra durante la mayor parte de su historia. Si hay vida terrestre es posible, pero una observación difícil.
Luego hay un problema de falsos positivos: desequilibrios que no se deben a la vida. Por esas razones, incluso después de observar 1000 planetas similares a la Tierra, es posible que solo pueda decir estadísticamente que cree que hay vida en al menos uno de los planetas. Es probable que no puedas identificarlo en un solo planeta de la lista, para decir “Sé que este planeta tiene vida”. Lo más probable es que tenga unas pocas docenas de planetas y diga “Estamos bastante seguros de que por fin uno de estos planetas tiene vida”.
Será mucho más fácil detectar agua en mundos distantes y, en general, habitabilidad.
EN DETALLE
¡Por qué el método de Lovelock no habría detectado vida en la Tierra durante la mayor parte de su historia!
Nadie esperaría detectar vida alrededor de otra estrella en los océanos subterráneos de lunas heladas como Europa, o en planetas secos y fríos como Marte. Sin embargo, es posible que se sorprenda al saber que esta detección remota de vida puede no funcionar incluso para los exoplanetas habitables que se asemejan a la Tierra, y no solo para los planetas en el equivalente de la fase terrestre de bola de nieve. He basado gran parte de esta sección en este documento.
El problema es que durante gran parte de la historia de la Tierra, la mayor parte de la actividad biológica ocurrió en el océano y los sedimentos oceánicos. Durante más de tres mil millones de años, toda la superficie terrestre de la Tierra fue árido desierto y rocas, excepto quizás por unos pocos líquenes y bacterias, y esteras de algas a lo largo de la orilla del mar. En particular, la mayor parte del metano en los océanos se produce en los sedimentos oceánicos, y está casi totalmente desacoplado de la atmósfera, por lo que no esperaría ver muchas señales de él desde la distancia.
Concepto del artista de una Tierra primitiva. Con cualquier biología probablemente en el mar o en los márgenes del mar, principalmente desacoplada de la atmósfera, y con procesos no biológicos en curso en la atmósfera, ¿podríamos detectarla desde la distancia observando las huellas digitales de los espectros de oxígeno / ozono / metano de su ambiente? La respuesta parece ser, no, no con el telescopio James Webb o similar. Esto descartaría cualquier otro planeta con una historia de vida que se asemeje a la Tierra durante casi toda su historia. Incluso para la fase con vida terrestre, detectar la señal más débil de metano y desenredarlo de fuentes no biológicas es tan difícil que probablemente solo se pueda hacer sobre una base estadística, que en una muestra de planetas hay evidencia de que al menos uno tiene vida Pero no sabes cuál.
Entonces, ¿hay alguna forma de detectar evidencia de biología en los océanos de un planeta como la Tierra alrededor de otra estrella, antes de que la tierra fuera colonizada por la vida? Bueno, a veces había un exceso de oxígeno en nuestra atmósfera, pero la cantidad de oxígeno presente es difícil de estimar. Este oxígeno sería fácilmente detectable después de la colonización de la tierra, durante los últimos 500 millones de años más o menos. Podría haber habido otra oportunidad de descubrirlo, durante un posible “sobreimpulso” de oxígeno desde hace unos 2.200 millones de años hasta hace 2.000 millones de años. Aparte de eso, sin embargo, aunque había oxígeno en los océanos, las cantidades en la atmósfera podrían haber sido demasiado bajas para detectarlas con el telescopio James Webb (el oxígeno es difícil de detectar cuando hay menos del 1% en la atmósfera ) Podrían detectar ozono en partes por millón, pero eso también sería indetectable en el rango más bajo de posibles niveles de oxígeno.
En otras ocasiones, había un exceso de metano en nuestra atmósfera (de unos 3.800 millones de años a 2.500 millones de años atrás). Esto sería más fácil de detectar desde la distancia. Sin embargo, la mejor manera de detectar la firma de la vida sería a través de grandes variaciones estacionales en el metano, y esto es poco probable sin una biosfera terrestre. Por lo tanto, sería difícil reconocer esto como vida, visto desde la distancia.
También es difícil tener metano y oxígeno en la atmósfera juntos en cantidades detectables, para un planeta oceánico sin una biosfera terrestre. El ozono podría ser más fácil de detectar.
Entonces, en resumen, el oxígeno es más difícil de detectar desde una distancia que el metano, y también estaría en bajas concentraciones durante gran parte de la historia de la Tierra. El metano es más fácil de detectar, pero sería difícil detectarlo también durante gran parte de la historia de la Tierra, ya que la mayor parte del metano se produciría y consumiría en los sedimentos oceánicos, y estaría presente en la atmósfera en momentos en que había poco o nada de oxígeno. Podría haber explicaciones no biológicas de los bajos niveles de metano en una atmósfera reductora sin oxígeno, y hasta que el planeta comience a desarrollar una biosfera terrestre, es poco probable que tenga fluctuaciones estacionales notables en el metano. Incluso con la Tierra moderna, los niveles de oxígeno serían fáciles de detectar, pero la presencia simultánea de metano y oxígeno de Lovelock sigue siendo un desafío para detectar con los gustos de James Webb.
Su conclusión general es que es difícil detectar las biofirmas atmosféricas en un mundo oceánico como la Tierra, a pesar de que esto sería uno de los tipos de planeta más habitables. Puede que sea fácil detectar la vida en un mundo como el nuestro una vez que desarrolle una biosfera terrestre. Por supuesto, solo tenemos nuestro único ejemplo para juzgar esto, pero si podemos usar nuestra Tierra como un ejemplo “típico”, solo se desarrolló uno en una fecha muy tardía. Otra civilización que mira a nuestro Sol desde una estrella distante usando a James Webb probablemente no habría logrado una detección definitiva de ninguna vida aquí durante la mayor parte de la historia de la Tierra, al menos, sin usar los métodos que probablemente tengamos disponibles para nosotros. el futuro cercano.
Entonces, ¿qué podemos hacer? Hay dos sugerencias principales. Una es tratar de tener una muestra lo suficientemente grande como para tener la posibilidad de una biosfera terrestre, que podría tener una firma biológica más fácil de detectar. La otra es buscar anomalías estadísticas en los estudios de grandes cantidades de planetas, de modo que podamos decir “Probablemente uno de estos planetas tenga vida, aunque no sabemos cuál”. De cualquier manera, necesitamos estudiar tal vez un millar de planetas como la Tierra, planetas con grandes áreas de océanos, para tener la oportunidad de encontrar evidencia de vida en uno de ellos (posiblemente solo estadísticamente). Eso supone que es razonablemente abundante y que la mayoría de esos planetas lo tienen. Y eso probablemente necesita algo más poderoso que JWST, un telescopio espacial con un diámetro de más de 10 metros.
“Para estar seguros de encontrar un grupo de exoplanetas lo suficientemente grande como para buscar gases de biofirma, necesitamos la capacidad de obtener imágenes directas de los exoplanetas que orbitan 1,000 o más de las estrellas similares al Sol más cercanas. El concepto es que solo con un gran grupo de Tierra- al igual que los planetas, podemos obtener una confianza probabilística de la existencia de gases de biofirma mitigando la inevitabilidad de los falsos positivos. Para obtener una gran cantidad de estrellas se necesitará un telescopio espacial de próxima generación más allá de JWST (un telescopio de longitud de onda óptica con un diámetro grande que probablemente supere 10 m) “
En detalle:
Cita del artículo de Christopher Reinhard et al, publicado en abril de 2017, “Falsos negativos para la detección remota de vida en planetas que llevan el océano: lecciones de la Tierra primitiva” (énfasis mío)
Como prueba del concepto, resumimos brevemente la detectabilidad remota de O2 / O3, CH4 y el desequilibrio O2-CH4 a lo largo de la historia de la Tierra. Nuestro análisis sugiere que el enfoque de desequilibrio O2 – CH4 habría fallado durante la mayor parte de la historia de la Tierra , particularmente para observaciones con un poder de resolución espectral bajo a moderadamente alto (R≤10,000). Además, es posible que el O2 / O3 solo haya sido aplicable como una posible firma biológica durante el último ~ 10% de la vida útil de la Tierra. Como resultado, la mayor parte de la historia de nuestro planeta puede haberse caracterizado por una gran abundancia de un solo gas biogénico que también puede tener importantes fuentes abióticas (p. Ej., CH4) o por una biosfera críptica que estaba muy extendida y activa en la superficie pero que permaneció en última instancia. sin representación en la composición detectable de la atmósfera de la Tierra. Finalmente, argumentamos que las biosferas crípticas pueden ser un problema particularmente agudo en los planetas que contienen océanos, con la implicación de que muchos de los hospedadores planetarios más favorables para las biosferas de superficie también tendrán un alto potencial de atenuación de las firmas biológicas atmosféricas.
y de la sección final de Discusiones y Conclusiones:
“ Nuestro análisis sugiere que un planeta con una biosfera confinada en gran medida (o totalmente) al reino marino en muchos casos permanecerá invisible para la detección remota como resultado del filtrado de la biodefinición por biogeoquímica oceánica, una dificultad que puede aplicarse tanto a la presencia / ausencia como a la ausencia. técnicas termodinámicas. Nuestro análisis sugiere que la posible detección de océanos en la superficie de un planeta (Robinson et al., 2010; pero ver Cowan et al., 2012) es una pieza crítica de información contextual para validar las biofirmas atmosféricas potenciales, y que los planetas con Las biosferas terrestres (p. ej., de alcance parcial o totalmente subaerial) pueden ser las más fácilmente detectadas y caracterizadas debido a su intercambio geoquímico más directo con la atmósfera suprayacente . Irónicamente, en algunos casos, los planetas que son muy propicios para el desarrollo y mantenimiento de un penetrante La biosfera, con grandes inventarios de H2O y extensos océanos, a veces puede ser la más difícil de caracterizar a través de conven técnicas biosignaturacionales “.
En este artículo anterior de 2014, “El futuro de la detección de vida espectroscópica en exoplanetas”, de Sara Seager, señala que, incluso con la Tierra actual, la señal de metano es mucho más débil que la señal de oxígeno y que en el pasado, cuando una de estas señales es fuerte, generalmente otra es muy débil.
Ella recomienda que para tener una oportunidad decente de detectar vida en un planeta como la Tierra, necesitamos un gran grupo de planetas para observar. También sugiere que también busquemos un solo pozo de gas activo fuera de equilibrio, mucho más de lo que cabría esperar de los efectos de disociación de la luz solar, y que esto podría dar resultados en una etapa anterior, pero conduciría a falsos positivos. , por lo que el resultado sería una probabilidad de que uno de los planetas estudiados tenga vida.
“ El enfoque de Lederberg-Lovelock podría ser útil en el momento en que cientos o miles de exoplanetas rocosos han observado atmósferas, para aumentar la posibilidad de que dos gases espectroscópicamente activos que son opuestos redox puedan existir simultáneamente en la evolución de la vida de un planeta. término, se necesita un enfoque diferente para optimizar nuestras posibilidades de detectar gases de biofirma, si existen, en torno a un puñado de mundos potencialmente habitables accesibles (tenga en cuenta que la vida subterránea es problemática para las técnicas astronómicas porque la detección remota puede no ser capaz de detectar signos débiles de la vida por gases biofirma provenientes del interior.) “
“Un enfoque idealizado del gas de biosignación atmosférica es detectar un solo gas espectroscópicamente activo completamente fuera del equilibrio químico con la atmósfera que es muchos órdenes de magnitud mayor de lo esperado del equilibrio fotoquímico atmosférico. Los falsos positivos serán, en muchos casos, un problema, y al final, tendremos que desarrollar un marco para asignar una probabilidad a un planeta dado de tener signos de vida “.
En su conclusión, sugiere que tenemos una muestra de al menos 1,000 estrellas similares al Sol, para tener evidencia estadística decente de la presencia de vida en algunas de ellas, aunque debido al problema de los falsos positivos, uno podría no ser capaz de decir de ninguno de ellos definitivamente que tiene vida.
En resumen, el método de Lovelock sigue siendo nuestra herramienta más valiosa para la detección remota de vida en exoplanetas. Pero su aplicación resultó ser mucho más complicada de lo que podría haber imaginado cuando lo sugirió en la década de 1960. Teniendo en cuenta estos antecedentes, quizás podamos comprender un poco más a los astrobiólogos. No es tan fácil detectar la vida desde la distancia como se podría pensar en el ejemplo de la Tierra con su biosfera fácil de detectar. Nuestro planeta puede ser bastante inusual en ese sentido.
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Eso es de
- ¡Por qué el método de Lovelock no habría detectado vida en la Tierra durante la mayor parte de su historia!
en mi Touch Mars? libro.
