Exoplanetas en imágenes de verdad!

Exoplanetas en imágenes de verdad!

exoplanetasAlgo que siempre me ha jorobado de las noticias de actualidad espacial son las fabulosas imágenes-gancho de los reportajes, en las que se pueden ver planetas, estrellas y otros fenómenos del espacio… y resultan ser “interpretaciones artísticas” pintadas o hechas por ordenador.

La mayor parte de la información que tenemos sobre los exoplanetas consiste en inferencias a partir de variaciones luminosas y de datos espectrales cuando el planeta pasa delante de su estrella. Su composición atmosférica, tamaño, densidad, temperatura superficial, todo consiste en deducciones y posibilidades. Pero estas posibilidades pueden ser un chasco, como ocurre con la famosa anomalía de KIC 8462852, apodada “superestructura alienígena” porque no sabemos si se trata de un campo de asteroides, una nube de cometas u otra cosa. O si simplemente son datos erróneos.

Por eso me ha gustado esta animación hecha por Jason Wang, estudiante de Berkeley, consistente en imágenes reales recogidas desde 2009 hasta ahora por el observatorio Keck (Hawaii). Corresponden a la estrella HR 8799 en Pegaso y muestran cuatro puntitos, cuatro gigantes gaseosos (más masivos que Júpiter) orbitándola, como se vería en un documental sobre órbitas keplerianas.

(© imagen: Jason Wang/Christian Marois)

HR 8799 apenas tiene 60 millones de años, y sus mundos tardan 40 años terrestres en completar una órbita.
También en Berkeley, han hecho una foto real de un planeta transitando alrededor de la estrella Fomalhaut:

fomalhaut-b

En ambas imágenes se ha recurrido al truco de enmascarar la estrella para eclipsar su brillo y permitir avistar el reflejo de los mundos que la rodean. Fomalhaut está a 25 años luz, y el sistema HR 8799 a 129; pero resulta emocionante ver que esas cosas están realmente ahí, aunque sean cuatro píxeles. Porque, creo recordar, hace dos años la mejor imagen que teníamos de Plutón era igual.

A Four Planet System in Orbit, Directly Imaged and Remarkable, en Many Worlds
Visto en io9

Sagitario B y los olores del espacio

Sagitario B y los olores del espacio

Sagitario BSagitario B es una nube molecular a unos 120 parsecs (390 años-luz) del centro de la Galaxia y una de las mayores concentraciones de material de ésta: se estima que la cantidad de gases equivale a unos tres millones de veces nuestro Sol. También es bastante densa, y no solo contiene hidrógeno, helio y elementos individuales sino que la larga interacción de átomos y energías circundantes ha creado un caldo de cultivo para elaboradas moléculas orgánicas.

La estructura de Sagitario B es bastante compleja, con regiones de densidades y composiciones distintas (lo cual no es raro en una estructura que mide 150 años-luz de lado a lado). Como cualquier nube de gases, ha servido de criadero de estrellas; y cuando una estrella se enciende y empieza a trabajar, emite energía en forma de radiación.

Esta radiación -al chocar contra las pequeñas motas de polvo y hielo de la nube- produce radicales libres, que desencadenan reacciones químicas capaces de fabricar moléculas más y más complejas. Por otra parte, el calor también funde el hielo y permite reacciones más específicas de nuestra química orgánica, asociada al agua líquida.

Así, tenemos dulzón etilenglicol (un componente del anticongelante del coche, tóxico) y etanoato de etilo, con un puntillo a limón. Hay vinagre (ácido acético) aromática acetona (quitaesmalte, uno de mis olores favoritos) y sulfuro de hidrógeno que huele a huevos podridos. Casi que lo más abundante es etanol (o sea, alcohol corriente y potable). Estas moléculas son mucho menos abundantes que el hidrógeno, pero dado el volumen de que estamos hablando, la cantidad es importante.

Moléculas quirales¿Cómo sabemos esto? Hemos dicho que hay estrellas en torno a la nube. La luz, es decir, los fotones emitidos por estas estrellas chocan con las moléculas y las hacen cambiar de estado, es decir, pasan a un nivel diferente de energía y luego desprenden un fotón en una determinada longitud de onda. Es, básicamente, un láser. Y esas emisiones de energía con una huella molecular son detectadas por nuestros radiotelescopios.

 

Sagitario B es una fuente constante de información para los científicos desde hace cuarenta años: el año pasado se descubrió óxido de propileno en sus dos formas (levógira y dextrógira) una molécula bastante compleja que aquí usamos para hacer plástico de poliuretano. Cuando tengamos escasez de plásticos, ya sabemos dónde hay que ir a buscar material. Y de paso, recoger algo de los 1027 (mil cuatrillones) de litros de alcohol gratis!

Chimeneas hidrotermales en Marte

Chimeneas hidrotermales en Marte

Marias PassEl robot Curiosity lleva un buen tiempo investigando la superficie de Marte, concretamente las cercanías del cráter Gale. Este cráter de impacto, con 3,5-3,8 mil millones de años de antigüedad, fue escogido por la presencia de formaciones visibles desde el espacio, formaciones geológicas que indicaban la posible presencia de agua en tiempos pasados. Y, de hecho, se han encontrado gran cantidad de muestras: estratificaciones de sedimentos, escorrentías fósiles, cantos rodados… aunque, como no tenemos idea de la mecánica geológica de otros mundos, podría tener otras causas. Pero las evidencias son ya aplastantes.

Agua caliente

Chimeneas hidrotermalesLo último es aún más interesante, porque consiste en unos accidentes demasiado pequeños para ser vistos desde la órbita. Son restos de lo que parecen ser antiguas chimeneas hidrotermales, esas surgencias de agua mineral casi hirviendo que en la Tierra ocurren en las profundidades del océano y que se consideran uno de los posibles puntos de aparición de la vida orgánica.

El agua caliente cargada de minerales es no solamente un lugar químicamente activo, donde reacciones complejas pudieron dar lugar a aminoácidos y finalmente a moléculas autorreplicantes, sino que es un punto de reunión de todo tipo de organismos debido a la temperatura y los nutrientes que allí se encuentran.

Bichos

La base de la cadena alimenticia la constituyen las arqueas quimiosintéticas, que obtienen su energía oxidando compuestos ferrosos, sulfuro de hidrógeno o amoníaco que sale por las chimeneas. A partir de ahí se alimentan otros microbios, organismos filtradores, pequeños depredadores… claro, todo esto en la Tierra. En Marte, no tenemos ni idea: pudieron ser fuentes totalmente estériles.

Se localizan en tres zonas diferentes del cráter Gale: Yellowknife Bay, Dingo Gap y Marias Pass. Todas ellas tienen un diámetro máximo de unos 70 cm, con bordes de cementación (por la huella de los fluidos) y capas concéntricas o irregulares. Su composición consiste en minerales de la arcilla y basálticos, pero existen variaciones de los contenidos en sílice, magnesio, titanio, hierro y en los niveles de hidratación.

En realidad, podrían incluso ser otra cosa totalmente distinta: lo único que nos indican es que por dentro fluían sedimentos licuados. Pudieron ser simplemente fumarolas de lodo, bastante inhóspitas para cualquier cosa que no sea un organismo extremófilo.

En Almería, también (claro)

Hay algunos puntos de la Tierra donde, aparte de chimeneas activas, existen restos fósiles similares a los marcianos: Australia, Colorado, Santa Cruz (USA) y Las Herrerías (Almería). De este último sitio procede el mineral llamado jarosita, por el Barranco Jaroso, en Sierra Almagrera, posiblemente originado durante la actividad de las placas tectónicas durante el Mioceno superior. En este caso la actividad está conectada al flujo de aguas termales.

No es la primera señal de actividad hidrotermal en Marte: la Spirit encontró, en el entorno del cráter Gusev, una especie de “coliflores” silíceos que se parecen mucho a los estromatolitos terrestres causados por tapetes microbianos que precipitan sílice en formas caprichosas.

Puede que no veamos vida en Marte durante un tiempo, pero cada vez estamos más cerca de descubrir su presencia en de épocas pasadas.

La anomalía gravitatoria de la Antártida

La anomalía gravitatoria de la Antártida

Los satélites de la misión GRACELa Tierra no es redonda. Tiene ligeras deformaciones en la superficie y un achatamiento en los polos, tan sutil que cuando la vemos desde fuera parece una esfera perfecta. Sin embargo, a nivel de campos gravitatorios, estas deformaciones son invisibles. La misión GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) de la NASA, iniciada en 2002, consistía en dos satélites separados entre sí unos 220 kilómetros, capaces de detectar sutiles variaciones en la gravedad global y crear un mapa. La Antártida era un punto destacado, ya que las diferencias de masa permitirían registrar los desplazamientos del hielo sobre el continente. Pero GRACE descubrió algo más.

La distribución de masas de la TierraBajo el hielo antártico, se detectó un mascon (una zona de masa significativamente más alta que lo normal) más o menos redondo, de unos 350 kilómetros de diámetro. No se puede determinar la antigüedad ni naturaleza del gigantesco fenómeno, pero hay una teoría.

Antártida

La distorsión se encontraba en una cuenca subglacial de unos 500 kilómetros de diámetro en la Tierra de Wilkes, 70°S 120°E. Se sabe (gracias a unas ondas sísmicas analizadas cuando el año Geofísico Internacional 1957-58) que en este lugar la corteza terrestre es más delgada, concretamente la Discontinuidad de Mohorovicic está 7 kilómetros menos profunda que lo normal. Esta delgadez de la corteza, unida a la anomallía gravitatoria, parece consistente con la teoría de un impacto meteórico que habría hecho emerger materiales más densos del manto terrestre (aparte de la masa que tuviera el objeto).

Aquello tuvo que ser tremendo: el área es casi el triple de grande que el de Chixculub, que causó la extinción de finales del Cretácico (sí, los dinosaurios). Pero ¿con qué gran extinción podríamos emparejarlo? ¿o es mucho más antiguo que la propia vida terrestre?

La anomalía de la Tierra de Wilkes (imagen © Ohio University)Podemos comparar la huella gravitatoria de Chixculub (Cretácico, 65 millones de años), Wilkes y por ejemplo Vredefort (Precámbrico de Sudáfrica, 2020 millones de años). Este último -se supone que el meteorito tendría unos 15 km. de diámetro y causaría un cráter de 300 km, pero está muy erosionado para determinarlo con seguridad) tiene una huella muy baja, porque el manto casi ha alcanzado el equilibrio isostático. El de Chixculub también, al ser más pequeño. Eso nos lleva a una antigüedad menor que los 2020 millones de años (y mayor que 65).

Ahora bien, se llevan descubriendo desde hace algún tiempo condritas (pequeños fragmentos meteóricos) en rocas del Pérmico-Triásico de Antártida y Australia, lo cual ha llevado a pensar que la extinción masiva de finales del Pérmico (que se cepilló al 90% de las especies terrestres hace unos 250 millones de años) pudo estar causada por un meteorito. hay una posible estructura de impacto de esta época en Australia, Bedout High (390 kilómetros de diámetro) con la que se venía especulando, en combinación con otros eventos desastrosos como los traps siberianos; pero este otro cráter no necesitaría más justificación para la extinción pérmica.

GRACE gravity data target possible mega-impact in north central Wilkes Land, Antarctica

Las plantas pueden ver con las raíces

Las plantas pueden ver con las raíces

helechoUn nuevo descubrimiento que añade aún más complejidad a la vida de los vegetales: resulta que son capaces de canalizar luz hacia las raíces como si de un cable de fibra óptica se tratase.

Hasta hace no mucho, las plantas eran considerados seres orgánicos que apenas rozaban la percepción: el comportamiento vegetativo incluía tropismos -atracción por la gravedad, por la luz- pero no se estimaba una reacción ex profeso: era casi como un trozo de hierro atraído por un imán. Al no disponer de un sistema nervioso, cualquier forma de procesamiento de datos debía ser por fuerza algo mecánico; como comparar un ordenador con una plancha. Sin embargo las plantas son capaces de moverse, transmitir información y percibir. Elaborados sistemas químicos les permiten enviar señales específicas a otras plantas, y aún no tenemos claro cómo pero son capaces de detectar vibraciones, notar cambios de presión (esto es, tacto) y ver.

La sensibilidad de las plantas

La visión de las plantas

¿Cómo es que las plantas pueden ver sin ojos? Hacia los años sesenta se descubrió una proteína denominada fitocromo, capaz de percibir ciertas partes del espectro electromagnético -principalmente el rojo y rojo lejano- que permitía al vegetal coordinar su crecimiento, floración y germinación. Aparte está la clásica clorofila que también es sensible a todo el espectro de luz visible por los humanos (por eso los viveros caseros tienen que tener lámparas “de espectro completo” para permitir la correcta fotosíntesis) y los criptocromos, que detectan frecuencias en el ultravioleta.

Podemos decir que la planta es capaz de percibir cambios luminosos en su ambiente, y mucho más sutiles que los que nosotros percibimos. Carecen de un sistema de enfoque que forme una imagen, pero muchos animales invertebrados andan por ahí con poco más que eso.

Iluminación radical

cry2-en-arabidopsisAhora bien, hay fitocromos en las raíces. ¿Para qué? Se suponía que básicamente para desencadenar un fototropismo negativo: si la raíz detecta luz (es decir, que no hay tierra) tira hacia el otro lado. Pero también activan una proteína, el factor de transcripción HY5, que promueve un crecimiento sano de las raíces.

Un estudio de la Universidad nacional de Seúl (Corea del Sur) dirigido por Hyo-Jun Lee, analizando plantas de Arabidopsis (una planta muy usada en los laboratorios) descubrieron que los tallos efectivamente canalizan la luz como si de una fibra óptica se tratara; no es que transmitan una señal química desde la superficie sino que realmente llega luz roja, aunque de muy poca intensidad, a las raíces.

¿Qué pasa cuando un sistema de raíces se comunica con otros? ¿Puede ser que bajo la tierra haya una red de información mucho más elaborada de lo que jamás hemos imaginado, coordinando el crecimiento conjunto de un prado o un conjunto de especies botánicas? Apenas estamos empezando a descubrir que nuestros verdes compañeros pueden ser mucho más complejos de lo que creíamos.

Stem-piped light activates phytochrome B to trigger light responses in Arabidopsis thaliana roots

Los profundos océanos de Plutón

Los profundos océanos de Plutón

Plutón y Sputnik PlanumViendo hacia atrás, es gracioso ver cómo una de las principales razones para invadir la Tierra de los extraterrestres de las películas era “llevarse el agua“. Hace unas pocas décadas, de los cuatro o cinco cuerpos celestes observables sólo dos tenían agua en su superficie: la Tierra y Venus, con sus hipotéticos bosques y pantanos perpetuamente ocultos por las nubes.

Hasta que las sondas Venera revelaron que Venus era una piedra seca y ardiente, y las nubes eran de ácido sulfúrico. Pero eso fue casi en los años 70-80. Para esa época sabíamos que los cometas estaban hechos en gran parte de hielo; que posiblemente había una nube de icebergs de dos años luz de diámetro circundando el sistema solar; y que esencialmente -para una civilización capaz de realizar el vuelo interestelar- el agua era el menor problema. En el espacio parece haber H2O por todos lados; eso sí, helada.

Esto no parece ser un inconveniente para las complejas reacciones químicas que dan origen a la vida basada en el carbono, pero para tener células vivas moviéndose por ahí sí hace falta un medio líquido. Un mar, o al menos charcas. Esto exige que el planeta reciba calor, lo cual -en nuestro sistema solar- limitaría las opciones a los cuatro primeros: más allá del Cinturón de Asteroides hace demasiado frío para el agua.

Misión a Europa, 2020Agua más allá de Júpiter

Luego supimos que en Europa, la luna congelada de Júpiter, tiene posiblemente un océano líquido a varios kilómetros bajo su superficie. Un oscuro océano licuado por el calor del núcleo de Europa, que a su vez se mantiene activo debido a las tensiones gravitatorias de Júpiter. Interesante! ¿Qué clase de vida podría haber allí abajo, medrando en las chimeneas termales? Bueno, ya hay una misión para eso.

Hay varias lunas candidatas a tener este peculiar ecosistema. Y luego tenemos a Plutón: ese planeta extraño, descubierto en 1930 por Clyde Tombaugh pero que curiosamente el escritor de ficción (y astrónomo aficionado) Howard Phillips Lovecraft había descrito ese mismo año en El Que Susurra en la Oscuridad:

“Yuggoth… es una extraña y oscura esfera en el límite mismo de nuestro sistema solar, aún desconocido para los astrónomos de la Tierra. Pero… en el momento oportuno, los seres nos enviarán corrientes mentales, gracias a las cuales podremos descubrir Yuggoth… si bien es posible que uno de sus aliados humanos dé una pista a los cientificos”

Yuggoth era el hogar temporal de unos seres venidos del límite del espacio-tiempo normal, semiorgánicos, con aspecto de cangrejos fungoides, que habitaban en las profundidades tenebrosas. En fin, casualidades: a veces la naturaleza imita al arte.

Los profundos océanos de Plutón

Plutón, hasta hace poco desconocido, está ahora bien cartografiado gracias a la misión New Horizons que llegó allí el año pasado. Sabemos que tiene una atmósfera de nitrógeno, metano y monóxido de carbono; que su superficie está cubierta de hielo de estos tres gases, que “nievan” y se evaporan continuamente; y que las altas montañas que se ven en las fotos son de hielo de agua. Se especula que hasta el núcleo rocoso hay unos 100 o 180 km de hielo de agua y amoníaco, lo cual nos da una buena cantidad de H2O.

Montes Piccard y Wright, posibles volcanes de Plutón¡Pero cuidado! Hay pistas en su superficie que nos indican que esta agua podría estar líquida, o tal vez como un granizado: formaciones similares a volcanes, grietas -que indicarían que aún hay movimientos tectónicos debajo- y el hecho de que no se está contrayendo, según las mediciones de la New Horizons.

Ahora se ha observado otra cosa curiosa: la mancha en forma de corazón que tiene Plutón -Sputnik Planum- que está justo en el eje de mareas que une al planeta con su luna gigante Caronte, es una anomalía gravitatoria positiva, es decir, que ese trozo posee más densidad que el resto.

Se supone que la Planicie Sputnik es el resto de un impacto monstruoso ocurrido hace miles de millones de años, causado por un objeto de al menos 10 kilómetros de diámetro. El desplazamiento de materiales puede haber llenado el cráter con agua, más densa que el hielo de nitrógeno, lo que explicaría la densidad extra. Y el hecho de que justamente esté orientada con Caronte podría añadir las tensiones gravitatorias como otro factor para que el pequeño Plutón mantenga su núcleo caliente como Europa, y agua líquida.

Orillas de Sputnik Planum, posibles océanos de Plutón?Pero ¿De cuánta agua estamos hablando? Investigadores de la Universidad de Brown (Providence, USA*) han hecho cuentas: para justificar la anomalía gravitatoria de Sputnik Planum haría falta una masa de agua salada de 100 kilómetros de profundidad. Esta agua sería una salmuera al 30%, más o menos como en el Mar Muerto.

La idea de un mar hipersalino (en el Mar Muerto no viven más que Artemias, y muchas moscas en la orilla) en tinieblas bajo una superficie helada no parece atractiva para la vida, pero si además le sumamos las presiones increíbles que puede haber a cien kilómetros de profundidad, es para plantearse… si la vida ha surgido allí, ¿qué horrores sin nombre se arrastran en los tenebrosos fondos de los océanos de Plutón?

* la Universidad de Brown, qué casualidad, está en la misma calle (Angell St.) donde vivió Lovecraft toda su vida… a quince minutos andando de su casa…

Formation of the Sputnik Planum basin and the thickness of Pluto’s subsurface ocean, en Geophysical Research Letters