Neblina alienígena simulada en un laboratorio aclara la visión de distantes mundos acuáticos

exoplanetas acuáticos
Dos exoplanetas ricos en agua con pesadas capas de neblina orbitan su estrella anfitriona Crédito: Roberto Molar Candanosa / UNIVERSIDAD JOHNS HOPKINS

Nuevos hallazgos podrían ayudar en la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar

Los científicos han simulado las condiciones que permiten que se formen cielos brumosos en exoplanetas ricos en agua, un paso crucial para determinar cómo la neblina confunde las observaciones realizadas con telescopios terrestres y espaciales.

La investigación ofrece nuevas herramientas para estudiar la química atmosférica de los exoplanetas y ayudará a los científicos a modelar cómo se forman y evolucionan los exoplanetas acuáticos, hallazgos que podrían ayudar en la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar.

"El panorama general es si hay vida fuera del sistema solar, pero tratar de responder a ese tipo de preguntas requiere un modelado realmente detallado de todos los tipos diferentes, específicamente en planetas con mucha agua", dijo la coautora Sarah Hörst, profesora asociada de ciencias planetarias y de la Tierra de la Universidad Johns Hopkins.

"Esto ha sido un gran desafío porque simplemente no tenemos el trabajo de laboratorio para hacerlo, por lo que estamos tratando de utilizar estas nuevas técnicas de laboratorio para sacar más provecho de los datos que estamos tomando con todos estos grandes y sofisticados telescopios".

El hecho de que la atmósfera de un planeta contenga neblina u otras partículas tiene una marcada influencia en las temperaturas globales, los niveles entrantes de luz estelar y otros factores que pueden obstaculizar o fomentar la actividad biológica, dijeron los investigadores.

El equipo realizó los experimentos en una cámara diseñada a medida dentro del laboratorio de Hörst. Son los primeros en determinar cuánta neblina se puede formar en los planetas acuáticos más allá del sistema solar, afirmó Hörst.

simulación de neblina alienígena

Imagen: Esquema simplificado de la configuración experimental, las composiciones y condiciones atmosféricas simuladas, las mediciones y el método analítico para el estudio actual.

La neblina consiste en partículas sólidas suspendidas en gas y altera la forma en que la luz interactúa con ese gas. Diferentes niveles y tipos de neblina pueden afectar la forma en que las partículas se propagan a través de la atmósfera, cambiando lo que los científicos pueden detectar con telescopios sobre planetas distantes.

"El agua es lo primero que buscamos cuando intentamos ver si un planeta es habitable, y ya existen interesantes observaciones de agua en las atmósferas de exoplanetas. Pero nuestros experimentos y modelos sugieren que estos planetas probablemente también contengan neblina", dijo Chao He, científico planetario que dirigió la investigación en Johns Hopkins. "Esta neblina realmente complica nuestras observaciones, ya que nubla nuestra visión de la química atmosférica y las características moleculares de un exoplaneta".

Los científicos estudian exoplanetas con telescopios que observan cómo pasa la luz a través de su atmósfera, detectando cómo los gases atmosféricos absorben diferentes tonos o longitudes de onda de esa luz. Las observaciones distorsionadas pueden llevar a cálculos erróneos sobre las cantidades de sustancias importantes en el aire, como el agua y el metano, y el tipo y los niveles de partículas en la atmósfera. Tales interpretaciones erróneas pueden perjudicar las conclusiones de los científicos sobre las temperaturas globales, el espesor de la atmósfera y otras condiciones planetarias, dijo Hörst.

El equipo preparó dos mezclas de gases que contienen vapor de agua y otros compuestos que, según la hipótesis, son comunes en los exoplanetas. Radiaron esos brebajes con luz ultravioleta para simular cómo la luz de una estrella iniciaría las reacciones químicas que producen partículas de neblina. Luego midieron cuánta luz absorbían y reflejaban las partículas para comprender cómo interactuarían con la luz en la atmósfera.

Los nuevos datos coincidieron con las firmas químicas de un exoplaneta bien estudiado llamado GJ 1214 b con mayor precisión que investigaciones anteriores, lo que demuestra que las neblinas con diferentes propiedades ópticas pueden dar lugar a interpretaciones erróneas de la atmósfera de un planeta.

modelo de atmósfera alienígena

Imagen: Modelo de espectro de una atmósfera rica en agua alrededor de un planeta similar a GJ 1214 b con partículas de neblina de 10 nm.

Las atmósferas alienígenas pueden ser muy diferentes de las de nuestro sistema solar, dijo Hörst, añadiendo que hay más de 5.000 exoplanetas confirmados con diferentes químicas atmosféricas.

El equipo está trabajando ahora para crear más "análogos" de neblina fabricados en laboratorio con mezclas de gases que representen con mayor precisión lo que ven con los telescopios.

"La gente podrá utilizar esos datos cuando modelen esas atmósferas para tratar de entender cosas como cómo es la temperatura en la atmósfera y la superficie de ese planeta, si hay nubes, qué tan altas son y de qué están hechas, o qué tan rápido van los vientos", dijo Hörst. "Todo ese tipo de cosas pueden ayudarnos a centrar realmente nuestra atención en planetas específicos y hacer que nuestros experimentos sean únicos en lugar de simplemente realizar pruebas generalizadas cuando intentamos comprender el panorama general".

El equipo publicó sus hallazgos hoy en Nature Astronomy: Optical properties of organic haze analogues in water-rich exoplanet atmospheres observable with JWST

Etiquetas: NieblaLaboratorioExoplanetaAcuático

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