Apuntes científicos desde el MIT

Si os cuento que unos científicos están investigando ciertos pinos porque podrían ser plantados en Marte dentro de centenares o miles de años, ¿qué pensaríais? Quizás la primera reacción sería: “¿¿¿¿con dinero de mis impuestos????”

Y si se justifican diciendo “es que dentro de un tiempo aquí ya no cabremos…, o tendremos que colonizar otros mundos porque habremos agotado los recursos de la Tierra… y además, en unos pocos millones de años el sol se expandirá y los futuros humanos deberán mudarse a otros planetas…” tal vez el sofoco aumente y repliquéis
“¿y tanta prisa tenéis? ¿no se os ocurre nada más prioritario que solucionar?”

En esa línea escribí una nota crítica en el rastreador científico sobre un artículo aparecido en el periódico mexicano Universal, que explicaba muy bien el proceso de terraformar Marte y el rol de los pinos del Monte Orizaba, pero no buscaba las cosquillas al proyecto.
Tras insinuar un “basta ya de hacer caso a ciegas de todo lo que nos cuenten los científicos, los periodistas no tienen porqué ser siempre sus aliados”, y plantear en tono sarcástico dudas sobre la conveniencia de gastar dinero público en el estudio de los pinitos marcianos, llego a México y me presentan al investigador principal del proyecto. Ups… Tierra trágame… y llévame a otro planeta...

Pasos para terraformar Marte
Hacer habitable nuestro planeta vecino no es una idea nueva. La NASA lleva años dándole vueltas y financiando investigaciones como las de Rafael Navarro para esclarecer los pasos que lo harían posible.
Rafael matiza: “lo primero de todo, antes de plantear cualquier intervención, es saber si existe algún tipo de vida en Marte. Si la hubiera debemos respetarla, estudiarla, y olvidarnos de modificar las condiciones de ese planeta. Pero si dentro de unos años comprobamos que Marte es inerte, entonces sí podemos plantearnos convertirlo en un lugar que pudiera acoger seres vivos”.
El primer paso sería calentarlo. Hay varios métodos propuestos (explosiones nucleares, espejos gigantescos que hagan incidir más luz solar…) pero el más factible parece ser introducir en su atmósfera gases que causen un efecto invernadero muy fuerte, calienten rápidamente la superficie del planeta, y derritan el agua que Marte tiene en los polos y su subsuelo. El octafluoropropano es uno de los últimos candidatos para no dejar escapar los rayos de luz solar que rebotan de la superficie de Marte, y Rafael Navarro considera que en sólo 100 años ya tendríamos una temperatura suficientemente alta para abordar la segunda etapa: introducir microorganismos que pudieran sobrevivir en esas condiciones y cuyo metabolismo liberara oxígeno a la atmósfera. Las cianobacterias que oxigenaron la Tierra hace 2000 millones de años podrían ser ideales para esta función, ya que además los microbiólogos están encontrando variedades sobreviviendo en ambientes extremos parecidos a la superficie de Marte en cuanto a aridez, pH, temperaturas y presencia de radiaciones. Esta etapa de oxigenación duraría unos 1000 años, y entonces ya sería viable enviar líquenes, musgos, pastos…, y los pinos que Rafael Navarro investiga en el Monte de Orizaba, por ser los que crecen mayor latitud del mundo.

Cuando este ecosistema haya acampado, ya pondremos termitas, otros animales, y al final quizás humanos.

Conglomerado de ideas
Una de las ventajas de hablar cara a cara con alguien es que te transmite más que palabras. La expresión tan honesta de Rafael cuando le dices “convénceme, porque yo a esto todavía no le veo el sentido” no deja lugar a dudas: sí tiene sentido. No estamos hablando de un capricho de científicos.
Lo que ocurre es que no debemos quedarnos sólo con la idea, irrelevante en estos momentos, de la colonización humana de Marte dentro de miles de años.
Independientemente de si pueden llegar ser plantados en Marte o no, el Monte de Orizaba cuenta con el bosque de pinos más alto del mundo. Los científicos no terminan de comprender cuáles son las condiciones que les permiten sobrevivir a 4100 metros de altitud. Y esto vale la pena ser investigado. También hay motivos más que justificados para entender la esencia de la vida e investigar sus límites con los microorganismos de ambientes extremos como Río Tinto en Huelva, o el desierto de Atacama en Chile. Rafael Navarro ha recibido este año la medalla “Alexander von Humboldt” por identificar en dicho desierto una región casi análoga a la superficie de Marte, y que está permitiendo a los astrobiólogos de la NASA y la ESA testar nuevas formas de búsqueda de vida en el planeta temporalmente rojo.

Da la sensación que la idea de terraformar Marte más bien sea una especie de ejercicio intelectual en el que se aglutinen conceptos y aparezcan nuevas preguntas sobre las características básicas de la vida, cómo se regulan los ecosistemas, investigar desde otro ángulo las propiedades de los gases de efecto invernadero, entender cómo podía ser Marte en el pasado… un útil conglomerado de ideas más que una iniciativa real.
Pero cuando a Rafael Navarro le dices “entonces olvidémonos de intentar terraformar Marte en serio, no?” su cara refleja de nuevo un sincero convencimiento, basado en su larguísima trayectoria como astrobiólogo en la preciosa, immensa y vibrante Universidad Nacional Autónoma de México .
“No es tan complicado como piensas”, dice, “y los tiempos que te he dado son extrapolaciones con la tecnología actual. En el futuro el proceso podría acelerarse”.

De repente, veo que el debate está más cercano de lo que me imaginaba. Ahora sé que sí merece la pena investigar los pinos de Orizaba, pero continúo pensando que plantearse su futura exportación a Marte es empezar la casa por el tejado, y sigue pareciéndome poco más que una distracción pensar que en el futuro la humanidad necesitará colonizar nuevos mundos.
Sin embargo, si nos alejamos de este objetivo final, tenemos en cuenta el avance exponencial de la tecnología, y analizamos el proceso pasito a pasito, quizás no estemos hablando de algo tan lejano. En el muy probable caso que dentro de unos pocos años los astrobiólogos nos digan “chavales, aquí no hay nada”, posiblemente alguien presentará una propuesta de proyecto destinada a enviar octafluoropropano, o algún otro gas de efecto invernadero, a la superficie de Marte para intentar calentar su atmósfera y empezar el proceso de terraformación.
Suponiendo que no fuera tan costoso económicamente. ¿vosotros lo aprobaríais?

Bruno y yo sentábamos en rincones opuestos de una mesa que albergaba a una quincena de jóvenes abogados, economistas y politólogos españoles de Washington DC. Le observaba porque al igual que yo, no parecía muy involucrado con los temas que aparecían en la conversación; más bien parecía estar ensimismado en sus propios pensamientos.
La ronda de presentaciones llegó más tarde. En su turno Bruno Sánchez-Andrade Nuño dijo decoroso “no, bueno…. yo es que soy astrofísico; investigo el Sol, aquí en el Naval Research Laboratory”. Percibí un par de “aha”s acompañados de cejas levantadas, varios movimientos verticales de cabeza, y un “muy interesante, no?”. Luego se produjo un breve silencio que alguien cortó con un tema superfluo que no recuerdo. Podría ser la crisis económica.
Yo por mi parte, esperé el momento en que se perdió la formalidad del encuentro para coger mi cerveza, acercarme a este asturiano recién llegado a Washington tras pasar 4 años en el Instituto Max Plank para el estudio del Sistema Solar, de Alemania, y decirle “Oye, seguro que tú tienes cosas mucho más interesantes que explicar.... A qué te dedicas en concreto?”. Sorpresa agradable: “Al estudio de la atmósfera solar, pero también me interesa mucho la divulgación”

- ¿Por qué?
- Primero porque me apasiona la ciencia; me gusta tanto que estoy convencido que puede resultar interesante a todo el mundo. Segundo porque lo que estamos aprendiendo ahora del Sol y el clima espacial va a tener repercusiones muy importantes en los próximos años. Y último, porque estoy harto de que me vean como un rarito que hace cosas que nadie entiende ni le interesan. De hecho es una profesión preciosa para los jóvenes.
- Tío, tenemos que vernos otro día y charlar con más calma
- Cuando quieras

Otro día fue ayer mismo, en el Kramer’s Bookstore de Dupont Circle.

- ¿Qué tal Bruno? ¿Cómo estás?
- Liadísimo con el trabajo, las 100 horas de astronomía que empiezan la semana que viene, y la organización del “SunDay” (el día del Sol)
- Qué es esto?
- Las 100 horas es una de las actividades más destacadas del año de la astronomía 2009 . Del 2 al 5 de Abril en todo el mundo se harán miles de actividades destinadas a que el público observe el cielo y pueda ser consciente de algunas de las maravillas que ocurren en el Universo. Durante esas horas millones de personas participarán y estarán pensando en soles, estrellas, galaxias, planetas, … es una imagen maravillosa.
- Me dijiste que estudiabas la atmósfera solar, no?
- Si, en concreto investigo la dinámica de lo que pasa por encima de la “superficie” solar. Para eso uso satélites y cohetes científicos. Es alucinante que todavía haya tantos y tan grandes misterios en un objeto tan cotidiano y accesible como el Sol.

- El otro día un artículo decía que en los últimos meses habían desaparecido las manchas solares… ¿es eso cierto?
- Sí, momentáneamente. El Sol tiene ciclos de actividad periódicos. Cada 11 años se invierte el cambio magnético, y pasa por un máximo y un mínimo de actividad magnética. Las manchas son la parte visible de este magnetismo. Van dando vueltas alrededor del Sol, aparecen más, desaparecen…Ahora estamos en un mínimo de actividad y no se ven manchas solares. Pero es algo normal.
- ¿No se trata de un mínimo extrañamente largo?
- No, está durando bastante, pero no está parado, que sería lo grave. De hecho ya estamos viendo la aparición de unas pequeñas manchas situadas en unos puntos que indican el comienzo de un nuevo ciclo. Las manchas solares son una manera de medir la actividad del Sol.
- Ah, si?
- Si, si… se han estado observando desde siglos, y se correlacionan perfectamente con estos ciclos de 11 años. Lo importante es que esta actividad magnética nos afectan en la Tierra de muchas, muchas formas. De hecho hay un estudio muy curioso de 1801, del astrónomo W. Herschel, en el que observa una correlación entre las manchas solares y el precio del trigo .
- Explícame eso…
- La mejor explicación, de momento es ésta: Los rayos cósmicos penetran en la atmósfera terrestre y forman iones y radicales libres, que son los centros desde donde se forman las nubes. Mayor actividad magnética solar hace que estemos más protegidos contra estos rayos cósmicos. Esto implica menos nubes globalmente. Cielos despejados, menos precipitaciones, daban peores cosechas por esos tiempos. Al haber menos trigo, se vendía más caro.
- Entonces ¿el Sol afecta claramente al clima de la Tierra?
- Si, claro. El Sol nos da luz, nos calienta, pero además envía radiación ultravioleta y partículas cargadas. Todos estos factores definen el clima a lo largo de los siglos, pero también crean cambios a muy corto plazo.
- Pero ¿se pueden dar efectos drásticos?
- Sin duda. Por ejemplo, en el siglo XVI se produjo un mínimo de actividad muy largo, de decenas de años. llamado mínimo de Maunder , y fue catastrófico. Hubo inviernos crudísimos, con fuertes heladas, ríos congelados, cosechas perdidas, y perecieron muchas personas.
- ¿Por eso se dice que el Sol está relacionado con el cambio climático?
- Hay algunos que lo sugieren, pero no hay evidencias claras sobre esto. La actividad solar es un parámetro a tener en cuenta, pero no es la explicación. El efecto del Sol es despreciable comparado con el de los gases de efecto invernadero.
- Quedamos por tanto que el mínimo por el que estamos pasando no es preocupante…
- Qué va! Lo jodido puede ser cuando llegue el máximo de actividad dentro de unos 6 años. Si es un pico alto, puede generar problemas muy gordos.
- Por qué?
- Porque son momentos de mucha actividad magnética, y se producen grandes explosiones solares que envían radiación y partículas a la Tierra.
- Esto siempre ha sido así…
- Ya, pero ahora tenemos una enorme cantidad de satélites y sistemas que podrían ser dañados en tormentas solares. Por eso es muy importante entender la fuente de esos fenómenos: la atmósfera solar, las explosiones, y poder predecir el Space Weather (clima espacial). Y esto lo estamos aprendiendo ahora. Empezó como ciencia básica, pero ya estamos empezando a aplicarlo.
- ¿A qué podría afectar?
- A muchas cosas! Satélites que se van al carajo directamente, distorsión de medidas de los GPS’s, interrupción de comunicaciones por radio, satélites que pierden su órbita, colapsos en estaciones eléctricas, problemas en los oleoductos, los habitantes de la ISS podrían tener serios problemas, o incluso aviones que les tocaría desviar su ruta o volar a menor altura… todo esto ya ha ocurrido con anterioridad, pero en una sociedad cada vez más dependiente de la tecnología va a ser más importante controlarlo. Cuando se genera una llamarada lo primero que sale del Sol es una gran cantidad de radiación que llega a la Tierra en 8 minutos, casi sin avisar. Luego, en horas o días pueden llegarnos las nubes de partículas que se lanzan en esas llamaradas. Esto se puede prever en cierta medida, y se puede actuar para minimizar los problemas.
- Pero el campo magnético de la Tierra nos protege, no?
- Sí, la magnetosfera desvía estas nubes magnéticas, pero cuando llegan con intensidad penetran muy profundo en la atmósfera, y en latitudes muy meridionales. Esto lo que llamamos auroras. A mediados del siglo XIX Carrington observó una de esas explosiones en directo, con su telescopio. Tiene que haber sido una muy gorda para que la pudiera ver. Fue el primero en ver algo parecido, y no se lo creía. A las pocas horas, y por unos cuantos días, las noches de medio mundo brillaban con vívidas auroras, saltaban chispas de los telégrafos y todavía funcionaban sin estar enchufados… fue cuando se empezó a pensar en estos efectos Sol-Tierra.
- De todas maneras el problema más serio es para los satélites....
- Si, cada vez somos más dependientes de más satélites, lo que también tiene sus problemas añadidos…
- ¿qué quieres decir?
- Está plagado de satélites. Se estima que hay unas decenas de miles de objetos orbitando. Y seguro que hay más pero son secretos.
- Decenas de miles? Encima de la atmósfera?
- Ya empieza a haber tantos que de hecho hace un mes chocaron 2. Mira que es vasto el cielo, pero pasaron por el mismo sitio, a la misma altura, en el mismo momento. Debieron dejar un buen montón de basura espacial esparcida por allí.
- La basura espaccial es un problemas que os preocupa, no?
- Cada vez es más importante. Un simple tornillo suelto por el espacio, a las velocidades que alcanzan, puede destruir un satélite entero. Será un problema muy a tener en cuenta. La mayoría de basura espacial acabará cayendo y desintegrándose al entrar en la atmósfera, pero eso lleva su tiempo.
- Hablando de tiempo espacial… son ya más de las 9:30pm. Yo he quedado con unos amigos… te apetecería dejar la entrevista a medias, y que los lectores vayan preguntando y tú respondiendo en los comentarios?
- Ah, claro. Ya te dije que me interesaba la divulgación. Que me pregunten lo que quieran, y yo si lo sé, respondo. Y si no, lo busco.
- Perfecto! Muchas gracias.
- Es un placer.
- Por cierto… tu planeas volver a España?
- En los próximos 2- 3 años no. Pero nunca se sabe lo que depara el futuro.
- Hay buen nivel en nuestro país?
- Buenísimo. De los mejores. Los astrónomos españoles estamos muy bien preparados. Canarias tiene uno de los mejores cielos del mundo para observar. Aproximadamente, 1 de cada 20 publicaciones en astronomía es de un español. Aunque eso no quiere decir que trabaje en España…
- Curioso… venga vamos, que llego tardísimo! Ampliarás información en los comentarios, verdad?
- Sí, sí..

Hasta finales del siglo XX las esperanzas de descubrir vida extraterrestre pasaban por encontrarla en algún rincón de nuestro sistema solar.
¡Claro que en el vasto Universo debían existir multitud de planetas con seres vivos! Pero… ¿Cómo íbamos a encontrarlos? Podemos ver estrellas, supernovas o cometas porque emiten luz, pero los planetas son opacos; no había forma de verlos. Y de todos modos... si llegáramos a detectar alguno de manera indirecta a nosecuantos años luz, ¿cómo podríamos saber si albergaba vida?

Guillem Anglada es un astrofísico de Ullastrell que realiza su investigación post-doctoral en la Carnegie Institution de Washington DC, y en estos precisos instantes se encuentra buscando planetas extrasolares en un observatorio astronómico de Hawaii .

Científicos como él se las han apañado para encontrar maneras con las que ver indirectamente planetas lejanos. Pero no sólo eso, también son capaces de averiguar cuál es la composición de su atmósfera.
Y si resulta que en ella observan una proporción de gases extraña, que no encaja con lo esperado en un mundo inerte, posiblemente significará que hay algo vivo pululando por allí.

Personalmente, ahora sí estoy casi convencido que dentro de unos años las portadas de los periódicos electrónicos anunciarán uno de los descubrimientos más trascendentes de la historia de la humanidad: no estamos solos en el Universo.

De momento, los planetas que pueden descubrir Guillem y compañía con los telescopios actuales son muy grandes y demasiado cercanos a las estrellas como para poder contener formas de vida mínimamente parecidas a la nuestra, pero mañana la NASA enviará al espacio un telescopio más potente que permitirá rastrear planetas parecidos a la Tierra, en lo que representa un nuevo gran paso para hallar señales de vida.

Tardé sólo un par de cervezas en convencer a Guillem de que nos explicara más detalles sobre dicha misión Kepler, sobre qué métodos utilizan para buscar planetas extrasolares, que nos vaya explicando sus peripecias científicas en Hawaii, y que entre observación y observación se entretenga respondiendo las consultas que podamos plantearle en los comentarios.

Esta es la primera de una serie de participaciones periódicas sobre astrofísica de Guillem Anglada en este blog. Démosle la bienvenida!

Buscando planetas más allá del Sistema Solar, por Guillem Anglada

¿Por que buscamos planetas en otras estrellas? Para satisfacer nuestro instinto de curiosidad y exploración! Si, vale… Pero científicamente hablando, a que pregunta queremos responder?

La detección de planetas extrasolares nos ayuda a comprender las circunstancias de formación del Sistema Solar y es el primer paso para entender cuan extraña, preciosa y variada puede emerger la vida en el Universo. Hace 15 años, sabíamos de una estrella que albergaba un sistema planetario, el Sol, y de los nueve planetas que lo orbitan sabemos sólo de uno que contenga vida. Este panorama está cambiando. En un par de años se van a mandar sondas a Marte para buscar formas de vida exóticas en el subsuelo y a día de hoy tenemos evidencia de más de 350 mundos alrededor de otras estrellas. La mayoría de exoplanetas conocidos son gigantes de gas como Júpiter, porque es mas fácil detectarlos, pero ya empezamos a encontrar a los más pequeños (supertierras ).

Fig 1.- Representación artística del sistema planetario en Gliese 581 que contiene un trío de supertierras. Créditos : ESO

¡Detectar exoplanetas no es fácil! No emiten luz propia, solamente la reflejan y hay que buscarlos de forma indirecta. Aunque se han propuesto muchos métodos de detección, en la práctica solamente unos pocos han funcionado: espectroscopia Doppler, tránsitos, microlentes gravitatorias, astrometría e imagen directa. El orden no está escogido al azar. La espectroscopia Doppler es el método que ha dado más y mejores resultados. La mayoría de los 350 candidatos se deben a esta técnica que consiste en medir el movimiento radial de la estrella debido a la fuerza que ejerce el planeta sobre ella a lo largo de su órbita.

Fig 2.- La estrella se acerca y se aleja periódicamente debido a la fuerza que hace un pequeño planeta al orbitarla. La velocidad de la estrella puede medirse gracias al efecto Doppler en la luz que recibimos.
Créditos : ESO

Su éxito se debe, en parte, a una coincidencia afortunada que cogió a todo el mundo por sorpresa. En Diciembre de 1995 los astrónomos suizos Michel Mayor y Didier Queloz anunciaban la detección del primer objeto de masa planetaria alrededor de otra estrella, 51 Peg b , una estrella cercana poco peculiar y parecida al Sol. Sin embargo, 51 Peg b si tiene un elemento sorprendente; su periodo orbital es de 4,2 días solamente. Como más corto es el periodo orbital de un planeta, más cercano debe estar a la estrella y más rápido debe moverse, de ahí el éxito del método espectroscópico. En comparación, la órbita de Mercurio es de casi tres meses. Haciendo caso a los teóricos de la época, 51 Peg b nunca debería haber existido. Los planetas gigantes deben formarse en órbitas alejadas, donde el gas es frío y abundante durante los primeros millones de años de vida de una estrella. Actualmente, la idea más aceptada es que los planetas migran, es decir, cambian su órbita significativamente después de su formación. Esto no ocurrió de forma muy drástica en el sistema solar o Júpiter habría barrido la Tierra y el resto de pequeños planetas interiores. En 51 Peg no tuvieron tanta suerte.

La existencia de órbitas tan cercanas a la estrella sugiere otro método de detección: los tránsitos. Un planeta pasará por delante de su estrella periódicamente bloqueando una pequeña parte de la luz si la inclinación orbital es la adecuada.

Fig 3- Un planeta transita delante de su estrella boqueando una pequeña fracción de la luz que nos llega. Créditos : CNES

Para órbitas como la de la Tierra la probabilidad de que esto ocurra es minúscula (<0.01%), pero para planetas como 51 Peg b es del 10%. En 2001 se detectaron por primera vez los tránsitos de HD 209458 b, otro Júpiter caliente como 51 Peg b. La cantidad de luz bloqueada depende del cociente de áreas entre la estrella y el planeta. Un objeto del tamaño de Júpiter oculta el 1% del brillo de una estrella como el Sol. Para un objeto de tamaño terrestre la ocultación es de un parte entre 10 000 y no hay mas remedio que ir al espacio para evitar la variabilidad inducida por la atmosfera. Esto hace la misión COROT (CNES/ESA) siguiendo 10 000 estrellas con un telescopio de 15 cm. Hace dos semanas anunciaron la detección de su primera supertierra, de la que aún no han podido medirle la masa, ya que es muy pequeña y la estrella bastante activa. Una forma poco científica de anunciar resultados, pero es que les ha entrado la prisa.
Este sábado la NASA lanza Kepler , su primera misión exclusivamente dedicada a planetas extrasolares también por el método del tránsito pero con un telescopio ‘algo’ más grande (1 metro), que monitorizará 100000 estrellas durante 3 años y medio.
Las estadísticas apuntan a que, al menos, el 10% de las estrellas tienen gigantes gaseosos y que el 30% contienen una o más supertierras. Basándose en esta tendencia, los teóricos apuestan que la práctica totalidad de las estrellas tienen planetas tipo Tierra en órbita. Esta es la pregunta que Kepler va a responder.

Al margen de los grandes acontecimientos que ocurren en el mundo, me preparo para mi primer experimento planetario en el Mauna Kea , Hawaii. Llegar fue toda una aventura, hay niebla, me equivoqué de volcán, llegué tardísimo a la montaña y no tenía habitación reservada… En fin, si el tiempo acompaña vamos a confirmar la detección del planeta más joven… si es que está! Las estrellas jóvenes son tan activas que es necesario un espectrógrafo infrarrojo para sacarles la velocidad radial, pero esa es otra historia que ya os contaré otro día.

En resumen, un pasito más hacia la respuesta a una vieja pregunta que trasciende a la astronomía. ¿Existen otros lugares como la Tierra? ¿Es la vida, tal y cómo la conocemos, un fenómeno común en el universo?... ¿estamos solos?