El olor del mar

A menos que vivas en el proverbial tupperware, seguro que viste la noticia sobre la posible detección de un planeta con vida extraterrestre. ¿Qué hay de cierto? ¿Le creemos o no le creemos? Vamos a revisarlo brevemente, a ver dónde estamos parados.

El planeta existe. Está en órbita de una estrella que se encuentra a 124 años luz de distancia, en la cola de Leo. Casualmente estuve haciendo fotos en Semana Santa, así que aproveché para fotografiarla:

La estrella HD 99904, de séptima magnitud, me sirvió de referencia para ubicar la de la noticia: K2-18, que es mucho más tenue. Alrededor de esta estrella está el planeta K2-18b (nótese la "b", indicando que es un planeta), descubierto por el telescopio espacial Kepler (nótese la "K") en su segunda temporada de observaciones (nótese el "2"). Este planeta pasa por delante de su estrella (como Venus delante de nuestro Sol), y le resta un par de milésimas de magnitud al hacerlo: 

Estas observaciones permiten deducir que es más grande que la Tierra, y bastante más pesado. Tal vez sea una "supertierra", tal vez un "minineptuno". Su órbita lo ubica muy cerquita de la estrella, pero como es una estrella enana roja, que emite mucha menos radiación que nuestro Sol, su apretada órbita queda justo en la zona donde podría tener agua líquida en la superficie, como nuestra Tierra. En tal caso, podría ser un planeta "hiceánico": un mundo cubierto por un océano global, con una densa atmósfera de hidrógeno. Puede ser, puede no ser. La verdad que no conocemos por ahora ningún planeta de este tipo, sólo conjeturados teóricamente. 

Como el planeta pasa delante de la estrella, se puede analizar su atmósfera observando cómo se filtra la luz cuando la atraviesa. Es increíble, pero se puede hacer. La cuestión es que unos astrónomos de Cambridge (los mismos del anuncio reciente) lo hicieron en 2023, usando el telescopio Webb. Anunciaron la detección de metano y dióxido de carbono, pero nada de agua. Uno diría que si es un planeta hiceánico, debería tener abundante agua en la atmósfera. Pero andá a saber, capaz que tiene una estratósfera súper seca. También observaron de manera tentativa otra molécula orgánica, el dimetilsulfuro. Este año volvieron a observarlo, más tiempo y con otro instrumento del Webb (en otra longitud de onda), y dicen que pueden confirmar, de manera marginal, la presencia de dimetilsulfuro y un dímero del mismo, el dimetil-disulfuro. 

Fíjense que las observaciones (los puntos rojos) tienen bastante incerteza (las cruces rojas). A partir de ellas, un método computacional permite calcular un espectro posible (azul, con incerteza en verdes), en el cual se ven unos picos, que corresponderían a substancias presentes en la atmósfera. El gráfico muestra dónde deberían estar los picos correspondientes al dimetilsulfuro (DMS) y el disulfuro (DMDS). Ellos mismos dicen que hay que tomar sus observaciones con cautela, pero que tener la señal con otro instrumento les da confianza de que sea cierta. Habrá que ver. Estas observaciones son difíciles y delicadas. Hay que tener paciencia. Seguramente algún otro grupo, o ellos mismos, intentarán volver a observar, repitiendo y ojalá mejorando, el espectro. No hay que decir ni "eureka", ni "es mentira, no vieron nada". 

Esto por un lado. Supongamos que se confirma la presencia de dimetilsulfuro, junto con la de metano y CO2. Esta última también es dudosa, pero supongamos que se confirma. Todas ellas, en la Tierra, son substancias que emiten los seres vivos. El dimetilsulfuro, especialmente, en la Tierra sólo la producen los microbios, y es extremadamente frágil, de manera que su presencia requiere una fuente continua que la restablezca. Dicen que contribuye al olor del mar. O al olor del repollo hervido. Dice también mi amigo Martín Moliné, que es microbiólogo, que se la puede sentir en la cerveza artesanal como un gusto a choclo, si se enfría lento después de hervir los granos para preparar el mosto. Pero me estoy yendo por la ramas. Supongamos que se confirman esas substancias: ¿será que el planeta está vivo? Tampoco estaremos seguros. Es posible que haya mecanismos no biológicos de producirlas (ciertamente los hay para el metano y el CO2). Seguramente los haya para el DMS, que ha sido detectado (en cantidades muy mínimas, hay que decir) en al menos un cometa, y en el espacio interestelar. ¿Entonces?

A mí me resulta suficientemente fascinante que estemos en condiciones, por primera vez en la historia de la humanidad, de analizar este problema de manera científica, mediante observaciones y experimentos. Está clarísmo que, a falta de una muestra para analizar en el laboratorio (de Marte, de Europa, de Encélado), o de un mensaje de radio incontrovertible, este tipo de observaciones son las que nos aproximan al descubrimiento de vida extraterrestre. Recién estamos empezando a hacerlo. No va a ser fácil, pero tampoco hay que saltarles al cuello a los tipos de Cambridge, que me parecieron bastante cautos en el paper. Por supuesto, ellos creen que lo que han descubierto es real y que apunta en la dirección de la existencia de vida: 

«Therefore, sustaining DMS and/or DMDS at over 10–1000 ppm concentrations in a steady state in the atmosphere of K2-18 b would be implausible without a significant biogenic flux.»

(Por lo tanto, sostener concentraciones de DMS y/o DMDS en valores de 10-1000 partes por millón, en forma estacionaria, en la atmósfera de K2-18b, sería inverosímil sin un flujo de origen biológico sostenido.)

Si no lo creyeran, estarían haciendo otra cosa, ¡los científicos son seres humanos! Obviamente, los medios se lanzaron como tiburones sobre la noticia, y la convirtieron en un título sensacionalista. A nadie le importó que los autores reconocieran que: 

«Robustly establishing both the veracity of the present findings and their possible association with life on K2-18 b needs a dedicated community effort in multiple directions—observational, theoretical, and experimental.»

(Establecer de manera robusta tanto la veracidad de estos descubrimientos, como su posible asociación con la vida en K2-18b, necesita un esfuerzo comunitario dedicado y en múltiples direcciones: observacional, teórico y experimental.)

Inclusive agregan esto, que es muy cierto:

«It is widely recognized that the detection of a biosignature is unlikely to be instantaneous or unambiguous in the first instance, rather relying on continued accumulation of evidence.»

(Es ampliamente reconocido que la detección de un biomarcador difícilmente sea instantánea o inequívoca la primera vez, y que en cambio dependa de una continua acumulación de evidencia.)

Obviamente, siempre habrá gente que no les va a creer. Por más que se identifique fuera de toda duda razonable la existencia de 100 biomarcadores, cada uno de los cuales requiera una vía independiente para justificar su existencia no biológica, habrá quien prefiera creer en la existencia de 100 explicaciones separadas, en lugar de una única que explique todas: que el planeta esté vivo. Eso siempre va a pasar. Será una cuestión más de dinámica social que otra cosa, que alguna vez se reconozca una observación de este tipo. Tal vez, dentro de 200 años, algún historiador señale la publicación de este trabajo como la primera evidencia de la existencia de vida extraterrestre. ¿Elijo creer?

 

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El paper es: Madhusudhan et al, New constraints on DMS and DMDS in the atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI, ApJL 983:L40 (2025).

La estrella está en Leo, que se ve en esta época del año hacia el norte, desde nuestras latitudes. Por si quieren encontrala, o al menos mirar en su dirección, les dejo un mapita:

Vida en la Tierra

La semana pasada comentamos el incierto destino de Voyager 1, perdida en el espacio. Hoy nos ocupamos de un robot que, desde su nacimento, estuvo condenado a acabar sus días sacrificándose para no contaminar los mundos que exploró. En su intrincado viaje a Júpiter, Galileo hizo dos sobrevuelos de la Tierra, que se usaron para probar los instrumentos. Esta es una de las imágenes tomadas en diciembre de 1990, un día despejado de verano en la Patagonia:

La Tierra vista desde afuera, como un planeta, flotando en la oscuridad del espacio, y exhibiendo su variedad de aspectos: mares, continentes, hielo, aire, nubes, desiertos, vegetación... Nunca veremos así un planeta alrededor de otra estrella. Nunca en lo inmediato, hasta que proyectos como Breakthrough Starshot se lleven a cabo en siglos por venir. Mientras tanto, a lo sumo podremos observar algún planeta no muy lejano como un único píxel. ¿Qué podríamos saber de la Tierra si la viéramos como un solo píxel?

Sorprendentemente, podríamos saber mucho. Siempre lo menciono hacia el final de mis charlas sobre exoplanetas, así que disfruté al encontrar un paper reciente que lo simula usando miles de imágenes en varias longitudes de onda, tomadas por Galileo durante sus sobrevuelos en 1990 y 1992. A pesar de que son imágenes de alta resolución, los tipos deciden reducir su calidad intencionalmente, integrando todo el disco observado de la Tierra en un único píxel, como si estuvieran observado un planeta lejano con la peor resolución posible. 

Las imágenes están tomadas a través de 7 filtros (violeta, verde, rojo, y cuatro infrarrojos) que son capaces de proveer una especie de espectro de baja resolución, mostrando la intensidad relativa de los distintos colores. Así, cuando el océano Pacífico domina la imagen, la composición de colores favorecerá el violeta. Cuando haya desiertos o vegetación, el color viraría al rojo e infrarrojo. El sobrevuelo de 1990 duró más de un día, de manera que las imágenes de Galileo muestran el planeta rotando, y el degradado píxel cambiando de color de manera correspondiente. Una de las imágenes que muestran es un gráfico color-color usando la relación rojo/violeta versus infrarrojo/violeta, que  muestra que la Tierra tiene mares y continentes:

¡Sería fantástico poder ver algo así en un exoplaneta! Y seguramente se podrá hacer en los próximos años.

Aunque el sistema estaba diseñado para observar Júpiter, los autores lograron identificar la presencia de vapor de agua y de oxígeno molecular, dos gases delatores de que el planeta está vivo. Observar algo así en un exoplaneta sería más que fantastico, sería un golazo, como sueña Randall Munroe en una de sus viñetas de hace años, usando una canción de Faith Hill:

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El paper es Strauss et al., Exoplanet analog observations of Earth from Galileo disk-integrated photometry,  AJ 167:87 (2024) (acceso libre).

La foto de la Tierra tomada por Galileo es de NASA/JPL. La de la Tierra reducida a pixels es de NASA, y muestra una imagen tomada con la cámara EPIC del satélite DSCOVR.

La última imagen es de Randall Munroe, de su blog xkcd, uno de mis comics favoritos de la web.

Planetas troyanos

A propósito del problema de tres cuerpos, que mencionamos hace poco, hubo recientemente un anuncio que me llamó la atención. Como ya comenté más de una vez, Lagrange fue el primero en encontrar una solución a un problema de tres cuerpos en una situación restringida (bueno, tal vez primero lo encontró Euler, no sé). La solución de Lagrange tiene dos restricciones: por un lado, se requiere que las tres órbitas estén en un mismo plano. Esta es una suposición habitual, nada que objetar. La segunda restricción es que uno de los objetos tenga masa casi nula, comparada con la de los otros dos. Es la situación del Sol, un planeta y un asteroide, por ejemplo. En esas condiciones, Lagrange descubrió que existen cinco soluciones al problema, que hoy llamamos puntos de Lagrange 1 a 5. Tres de ellas son inestables (L1, L2 y L3; L1 es donde está Dscovr, L2 es donde están el Webb, Gaia, etc.). Los puntos L4 y L5, en cambio, son estables, y existen órbitas estables en ellos o en su proximidad ("librando" a su alrededor, se dice). En el sistema Sol-Júpiter, es donde orbitan los asteroides troyanos, que ya hemos comentado. Los puntos L4 y L5 forman con el Sol y el planeta sendos triángulos equiláteros. 

Lagrange encontró que, en su problema restringido, L4 y L5 son estables si la masa del planeta es menor que el 3.85% de la masa total del sistema. Esa condición se satisface en el sistema solar para el Sol con Júpiter, y por lo tanto para todos los planetas. Hoy en día se conocen asteroides troyanos de casi todos, incluso de la Tierra. 

Pero, ¿qué pasa si el tercer cuerpo no tiene masa nula? ¿Qué pasa si en lugar de un asteroide es una luna, o incluso otro planeta? Hace 20 años Laughlin y Chambers demostraron que incluso dos planetas iguales pueden orbitar juntos el Sol, cada uno como troyano del otro, los dos girando alrededor de la estrella a la misma velocidad (resonancia 1:1, se llama). La condición de estabilidad es que la masa combinada de los dos planetas no supere el 3.81% de la masa total (¡que es casi la misma condición que en el caso de Lagrange! ¿casualidad?). Las órbitas se ven así, dibujadas en un sistema que gira a la velocidad orbital (media) de los planetas.

Cada planeta se mueve en una de esas medialunas onduladas (se ven varias líneas porque hay varias órbitas dibujadas). No vayan a creer que van y vienen, insisto: esto está dibujado en un sistema de coordenadas que rota a la velocidad orbital. Las medialunas representan que los planetas se mueven a veces un poquito más rápido y a veces un poquito más lento, y se van acercando y alejando. Se llama "osculación". Muchas palabras técnicas en esta nota.

La cuestión es que el resultado me sorprendió, pero en el fondo yo ya sabía que esto era posible. A veces pasa que uno no sabe lo que sabe. Hasta lo había contado acá: dos lunas de Saturno, Jano y Epimeteo, hacen una danza de este tipo. Jano es apenas tres veces más pesado que Epimeteo, y ambos tienen masas despreciables con respecto a Saturno. Es un poco distinto, pero según Laughlin y Chambers no habría problema en que fueran más pesados.

El resultado me sorprendió, como dije, pero lo que me interesó para contar acá no es ese paper de hace 20 años, sino uno más reciente, que muestra un sistema planetario en formación (PDS 70, en Centauro) en el cual hay al menos dos planetas confirmados. Nuevas imágenes del radiotelescopio ALMA muestran que, en el punto L5 del planeta PDS 70b, parece haber otro planeta, o al menos una gran cantidad de material formando un nuevo planeta:

En la foto están marcados la órbita del planeta (es casi circular, pero la vemos inclinada con respecto a nuestra línea visual), el planeta (círculo continuo) y la masa en su L5 (círculo punteado). Juzgando por el brillo, la masa sería de hasta dos Lunas (nuestra Luna), pero podría haber un planeta más grandecito dentro de esa nube de escombros. El resto del anillo es materia que está en órbita de la estrella sin haber formado todavía planetas: es un disco circumestelar, que eventualmente desaparecerá en algunos millones de años, cuando terminen de formarse los planetas. Cerquita del borde interno del disco, en la posición de las 3 horas, se ve el otro planeta confirmado, PDS 70c.

Es una preciosidad, y es curioso reflexionar que algo así se da de bruces contra la definición de planeta adoptada por la IAU. Claramente PDS 70b no ha "limpiado su órbita". Qué, ¿entonces no lo vamos a llamar "planeta?" Pff. Esto demuestra la vacuidad, por no decir estupidez, de la famosa definición. ¿Le vamos a decir de la manera que me niego a repetir, pero que empieza con "planeta" y termina con "enano". 

El descubrimiento parece sólido, pero incluso si no llegara a confirmarse (ha habido "exotroyanos" ya desenmascarados), la galaxia es inmensa, y nada impide que existan estos planetas troyanos. En algún lugar debe haber alguno. Me encanta.

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El paper de los planetas troyanos es Laughlin & Chambers, Extrasolar trojans: The viability and detectability of planets in the 1:1 resonance, The Astronomical Journal 124:592–600 (2002).

El paper del presunto exotroyano es de unos españoles:  Balsalobre-Ruza et al., Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L5 of the protoplanet PDS 70 b, Astronomy & Astrophysics (2023) (preprint).

La imagen del sistema protoplanetario PDS 70 es de ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.

Planeta Hermano

La Unión Astronómica Internacional acaba de anunciar el resultado del concurso mundial NameExoWorlds organizado para dar nombre a más de 100 exoplanetas, en ocasión de cumplirse 100 años de la organización. Se hicieron campañas nacionales en cada país miembro y cada uno, por votación popular, eligió un nombre para la estrella y uno para el planeta. Les presento el planeta de la Argentina: Naqaÿa, en órbita de la estrella Nosaxa (HD 48265) en la constelación de la Popa.

Nosaxa significa Primavera y Naqaÿa significa Hermano, en lengua mocoví (moqoit). Los nombres fueron propuestos por Abel Salteño, maestro rural de una pequeña comunidad mocoví en la provincia del Chaco. El pueblo mocoví fue testigo de la caída del asteroide de hierro que produjo el Campo del Cielo, y en mi imaginario siempre tienen una conexión astronómica. Así que me encantó el resultado. Una de las consignas del concurso alentaba la presentación de nombres en lenguas aborígenes. 

¿Cómo es, y dónde está Naqaÿa? No sabemos mucho de él, incluso menos que de otros exoplanetas. Nosaxa es una estrella muy parecida al Sol, de tipo espectral G, un poquito más liviana y más fría (su luz debe ser más anaranjada que la del Sol). Tiene también una edad similar pero está un poco más evolucionada que el Sol, y ya ha empezado a hincharse como hará nuestro Sol en el futuro (es una subgigante, GIV —ge-cuatro—, mientras que el Sol es GV). Según las observaciones de Gaia, se encuentra a 296 años luz de nosotros. Naqaÿa es un planeta gigante gaseoso, un poco más pesado que Júpiter. Orbita Nosaxa de manera bastante excéntrica, a una vez y media la distancia de la Tierra al Sol y su año es de 700 días. Está mucho más cerca de su estrella que Júpiter del Sol, justo dentro de la "zona de habitabilidad". Si tiene lunas como las de nuestros gigantes (con abundante roca y agua), alguna de ellas tal vez sea realmente habitable.

¿Podemos verlo? No. Podemos ver la estrella, si bien no a simple vista. Es una estrella de magnitud 8 en la constelación de Puppis, muy cerca de Canopus en el cielo. Podemos verla con binoculares o pequeños telescopios, y desde luego podemos fotografiarla. La tengo en unas panorámicas que hice el año pasado desde la recta de Jones y que todavía no había compartido.

Estas fotos fueron hechas en el mes de junio (nótese la cordillera nevada). Canopus (la segunda estrella más brillante del cielo) era entonces inconfundible hacia el sudoeste. Si quieren ubicarla en estos días, es mejor observar hacia el sudeste al comienzo de la noche, bien alto, por encima de la Vía Láctea (donde está el circulito):

Esta es la segunda campaña de la IAU para poner nombres a exoplanetas. En la anterior se habían designado 14 sistemas, con nombres de una variedad de tradiciones culturales, entre ellas Cervantes y sus planetas Quijote, Dulcinea, Rocinante y Sancho, que ya comentamos. La lista de estrellas con nombre tiene ya más de 300 miembros (en el link todavía no está actualizada con los nuevos 112).