Astronomía

¿Cuál es el rango proyectado del JWST para poder detectar atmósferas de exoplanetas?

¿Cuál es el rango proyectado del JWST para poder detectar atmósferas de exoplanetas?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ayer, la misión K2 detectó eventos de tránsito de objetos que pasaban frente a varias enanas M que podrían resultar ser planetas rocosos. Si algunos de estos planetas albergan atmósferas, ¿podría el JWST detectar líneas de absorción IR de moléculas en estas atmósferas?

¿Cuál sería la distancia límite esperada para que estas estrellas permitan tales mediciones por parte del JWST?


Según este artículo, se supone que el sistema TRAPPIST-1 debe ser estudiado por JWST con el potencial de detectar la composición de las atmósferas en la banda infrarroja. Así que por lo menos 40 ly (aprox. 12 pc) deberían funcionar. En otro lugar que leí, hay una suposición de estudiar atmósferas exoplanetarias similares a la Tierra a una distancia de 10-20 pc. Pero podría ser mejor verlo desde un ángulo diferente: el límite real se debe a la energía / intensidad de la luz producida, no a la distancia en sí. Por ejemplo, consulte un artículo sobre espectroscopia de tránsito de exoplanetas.


Los astrónomos proponen un método novedoso para encontrar atmósferas en mundos rocosos

Los planetas rocosos que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas son objetivos atractivos para los astrónomos, ya que son comunes y más fáciles de estudiar que otras variedades de planetas. Una pregunta de larga data es si esos planetas pueden albergar atmósferas, ya que experimentan un entorno hostil de llamaradas estelares y vientos de partículas.

Un equipo de astrónomos calcula que el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA podría potencialmente detectar signos de una atmósfera en solo unas pocas horas de tiempo de observación. Dado que la presencia de una atmósfera reduciría la temperatura observada del lado diurno del planeta, en relación con la roca desnuda, un mundo con atmósfera tendría una firma de calor distinta.

Aunque la técnica funciona mejor para planetas demasiado calientes para estar en la zona habitable, podría tener implicaciones importantes para los mundos de la zona habitable. Si los astrónomos descubren que los planetas rocosos calientes pueden preservar una atmósfera, los planetas más fríos también deberían poder hacerlo.

Ilustración de un exoplaneta nublado


Cómo el telescopio espacial James Webb verá oxígeno en atmósferas alienígenas

Mientras los astrónomos examinan las atmósferas de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas, un nuevo método de detección de oxígeno, desarrollado en la Universidad de California Riverside, podría proporcionar evidencia de mundos que pueden albergar vida.

Actualmente, los estrónomos conocen más de 4.000 exoplanetas, orbitando estrellas distintas de nuestro propio Sol. Muchos de estos se encuentran en la zona habitable, o Ricitos de oro, alrededor de sus estrellas madre, donde las temperaturas no son ni demasiado cálidas ni demasiado frías para que el agua se acumule en su superficie, formando potencialmente ríos, lagos y océanos. Sin embargo, nadie ha encontrado todavía un mundo en el que la vida se haya arraigado.

Aquí en la Tierra, la presencia de formas de vida ha llenado nuestra atmósfera con vastas concentraciones de oxígeno, alrededor del 20 por ciento, mucho más de lo que nuestro planeta poseería si estuviera desprovisto de vida. Este oxígeno es el resultado de la fotosíntesis, realizada por algas, plantas y cianobacterias.

Debido a esto, algunos astrónomos esperan que los niveles anormales de oxígeno puedan actuar como un signo revelador de vida, incluso de vida primitiva, en otros mundos. Utilizando el próximo telescopio espacial James Webb, los investigadores de UC Riverside creen que han desarrollado una nueva técnica capaz de ver signos de moléculas de oxígeno que chocan entre sí en las atmósferas de mundos distantes.

“Antes de nuestro trabajo, se pensaba que el oxígeno a niveles similares a los de la Tierra era indetectable con Webb. Esta señal de oxígeno se conoce desde principios de la década de 1980 a partir de los estudios atmosféricos de la Tierra, pero nunca se ha estudiado para la investigación de exoplanetas ”, dijo Thomas Fauchez del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Se busca: vivo o muerto

Cuando las moléculas de oxígeno chocan, bloquean un porcentaje de la luz infrarroja que normalmente se registraría para que no la vieran los telescopios. El examen de los patrones registrados en los datos puede determinar la composición química de la atmósfera alienígena.

Los investigadores de la NASA y UC Riverside colaboraron juntos, calculando la cantidad de esta luz infrarroja que sería bloqueada por las colisiones.

Un desafío (y una oportunidad) con este estudio es que la vida no es la única fuente de oxígeno atmosférico. Muchas reacciones químicas también producen oxígeno como subproducto. Bajo algunas condiciones, este gas puede acumularse, haciendo parecer que la vida podría existir, incluso cuando el mundo no tiene vida.

El nuevo proceso de detección es capaz de encontrar oxígeno en las atmósferas de los exoplanetas, independientemente de si existe vida en el mundo o si el gas se crea mediante procesos químicos o geológicos.

Los mundos acuáticos que se acercan demasiado a su Sol o que acumulan calor debido a un efecto invernadero desbocado (como lo que sucedió en Venus) pueden perder sus océanos en el espacio. Cuando esto sucede, la radiación rompe las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno, siendo el más ligero de todos los elementos, escapa rápidamente al espacio, dejando atrás oxígeno. Este gas puede acumularse, creando la ilusión de que formas de vida podrían poblar el planeta.

“El oxígeno es una de las moléculas más interesantes de detectar debido a su vínculo con la vida, pero no sabemos si la vida es la única causa del oxígeno en la atmósfera. Esta técnica nos permitirá encontrar oxígeno en planetas tanto vivos como muertos ". Edward Schwieterman, astrobiólogo de UC Riverside, declaró.

Se requerirán otras técnicas para rastrear los datos, buscando mundos donde el gas sea el resultado de la vida o causas químicas y geológicas.

El telescopio espacial James Webb, que se lanzará en marzo de 2021, será la primera nave espacial capaz de estudiar las atmósferas de los exoplanetas con gran detalle. Se espera que la nave espacial diseñada por la NASA descubra miles de nuevos mundos alienígenas durante su vida operativa.

Este novedoso método de encontrar oxígeno en las atmósferas de mundos distantes se describió en la revista Astronomía de la naturaleza.

D ¿te gusta este artículo? Suscribirse a El boletín de Cosmic Companion!


En el universo

En todos los programas de Observadores Generales, el premio más grande fue para Jeyhan Kartaltepe del Instituto de Tecnología de Rochester y Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin, con 208.6 horas asignadas para su propuesta COSMOS-Webb. Kartaltepe, Casey y sus colegas tienen la intención de estudiar miles de las primeras galaxias del universo, todas las cuales se formaron dentro de mil millones de años después del Big Bang. Estas galaxias son tan tenues que estaban más allá de los límites de la investigación de los telescopios de la humanidad y rsquos, salvo por un puñado de observaciones del Hubble, hasta ahora. "Es realmente incomparable", dice Kartaltepe. & ldquoHubble se ha desmoronado, pero está realmente limitado por su tamaño y sensibilidad. Webb realmente va a limpiar y detectar cosas mucho más débiles. & Rdquo

Esto podría ayudarnos a comprender una parte clave de la historia del universo y rsquos conocida como la época de la reionización, un período de 400.000 a mil millones de años después del Big Bang, donde surgieron las primeras estrellas y galaxias. "Creemos que la reionización no ocurrió en todas partes al mismo tiempo", dice Kartaltepe. & ldquoOcurrió en bolsillos o burbujas. Esas burbujas están vinculadas a la estructura inicial a gran escala del universo. Esperamos mapear esa estructura. & Rdquo

Por otra parte, Natasha Batalha de NASA & rsquos Ames Research Center y Johanna Teske de Carnegie Institution for Science fueron las receptoras de la tercera asignación de tiempo más grande y el programa de exoplanetas más grande por su propuesta de estudiar las atmósferas de una docena de exoplanetas de una manera nunca antes posible. Más de 141,7 horas de observaciones, el proyecto utilizará el espejo gigante JWST & rsquos para observar cómo estos mundos transitan por sus estrellas anfitrionas, bloqueando la luz de las estrellas a medida que pasan por delante, lo que permite a los investigadores determinar la composición básica y la estructura de cualquier atmósfera presente.

Se cree que los mundos que observarán Batalha, Teske y sus colegas, entre una y tres veces el tamaño de la Tierra, son super-Tierras y sub-Neptuno intrigantes, clases de planetas que JWST podría transformar nuestra comprensión. "Para llegar a un punto en el que busquemos biofirmas en verdaderos planetas habitables potencialmente similares a la Tierra, realmente necesitamos comprender la diversidad completa de planetas que se ha descubierto hasta la fecha", dice Batalha. & ldquoEsa diversidad completa incluye estas extrañas supertierras [y] subneptunas que han sido destacadas como uno de los tipos más comunes de planetas en la galaxia. Realmente no tenemos idea de qué son. Es increíblemente importante que JWST inspeccione estos planetas.

Otro objetivo de estudio popular es el sistema planetario en tránsito TRAPPIST-1 & mdasha a 40 años luz de la Tierra que se cree que comprende siete mundos del tamaño de la Tierra que orbitan una sola estrella enana roja. Los investigadores consideran que algunos de los mundos son potencialmente habitables, por lo que para comprender mejor el sistema, dos de los programas JWST & rsquos GTO y tres de los programas telescope & rsquos GO se centrarán en él. Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, dirige uno de los programas GO. Este proyecto utilizará JWST para evaluar la temperatura del segundo mundo más interno del sistema y rsquos, TRAPPIST-1c, y para buscar una atmósfera en ese planeta a lo largo de casi 18 horas de observaciones.

Aunque se cree que TRAPPIST-1c en sí mismo es demasiado caliente para albergar vida, la presencia de una atmósfera sugeriría que mundos más fríos y posiblemente más habitables en el sistema también podrían albergar atmósferas. Y por ahora solo JWST puede entregar esos datos. "Necesitamos observar a lo lejos en el infrarrojo", dice Kreidberg. & ldquoLa tierra está demasiado caliente. Tienes que tener un telescopio en el espacio frío que tenga una cobertura de longitud de onda [suficiente]. JWST es el único telescopio que se ha construido que puede hacer eso. & Rdquo


Aquí & # 8217s una idea inteligente, buscando las sombras de los árboles en exoplanetas para detectar vida multicelular

Ese es el tipo de titular que puede dejarnos rascándonos la cabeza. ¿Cómo puedes ver las sombras de los árboles en otros mundos, cuando esos planetas están a decenas o cientos de años luz, o incluso más lejos? Resulta que podría haber una forma de hacerlo.

Un equipo de investigadores cree que la idea podría potencialmente usarse para responder una de las preguntas más antiguas de la humanidad: ¿Estamos solos?

En algún momento de sus vidas, casi todas las personas pensantes se enfrentan a esta pregunta: & # 8220¿Estamos solos en el Universo? & # 8221 No hay & # 8217 respuesta, todavía, pero seguimos buscando. Para muchas personas, encontrar vida significa más que encontrar algún extremófilo en lucha, un organismo unicelular en un agujero escuálido y caliente en la superficie de algún planeta en algún lugar. Los organismos unicelulares serían una revelación para los científicos y para las personas con mentalidad científica. Pero es difícil para muchas personas identificarse con una capa de escoria biológica en la pared de una cueva.

Es la vida compleja que queremos. Vida compleja y multicelular que nos dice que sí, la vida puede desarrollarse y crecer en mayor complejidad, e incluso volverse inteligente, en algún otro lugar que no sea la Tierra. Y aunque ahora conocemos miles de exoplanetas, y cada vez se descubren más, la mayoría de ellos no son aptos para la vida.

Algunos de esos planetas podrían serlo, y nos estamos acercando al día en que podamos examinar de manera confiable sus atmósferas en busca de biofirmas. (Te estamos mirando, telescopio espacial James Webb). Pero en nuestro futuro que se acerca rápidamente, los astrobiólogos necesitarán más herramientas que puedan aplicar a la tarea.

Un grupo de investigadores tiene la mirada puesta en el futuro y en los árboles. Pronto, podremos obtener imágenes directas y confiables de algunos de nuestros vecinos exoplanetas más cercanos y buscar signos de vida. Qué deberíamos estar buscando? Sombras de árboles, según un nuevo estudio.

& # 8220La tierra tiene más de tres billones de árboles, y cada uno proyecta sombras de manera diferente a los objetos inanimados. & # 8221

Christopher Doughty, autor principal, Universidad del Norte de Arizona

El nuevo estudio se titula & # 8220Distinguir la vida multicelular en exoplanetas probando la Tierra como un exoplaneta. & # 8221 El autor principal es Christopher Doughty, profesor asistente en la Escuela de Informática, Computación y Sistemas Cibernéticos de la Universidad del Norte de Arizona. El artículo se publica en la Revista Internacional de Astrobiología.

Este estudio analiza específicamente la vida compleja y multicelular, pero no la vida que utiliza tecnología. Los autores querían saber si existe una forma de detectar eso fuera de nuestro Sistema Solar. En la Tierra, la forma más grande y ubicua de vida multicelular son los árboles. Y los árboles proyectan sombras. ¿Había alguna forma de detectar sombras de árboles en otros planetas?

Bosque en el monte Garibaldi, Parque Provincial Garibaldi, Columbia Británica, Canadá. Crédito de la imagen: Por TheSimkin (talk · contribs) & # 8211 Trabajo propio del cargador original Transferido de en.wikipedia a Commons por Siebrand., Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid= 3957472

& # 8220La tierra tiene más de tres billones de árboles, y cada uno proyecta sombras de manera diferente a los objetos inanimados & # 8221, dijo el autor principal Doughty en un comunicado de prensa. & # 8220Si sale al mediodía, casi todas las sombras serán de objetos humanos o plantas y habría muy pocas sombras a esta hora del día si no hubiera vida multicelular. & # 8221

Entonces, ¿cómo podemos detectar un billón de sombras de un billón de árboles? El esfuerzo para hacerlo cae bajo el paraguas de lo que se llama función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF). Básicamente, BRDF es el cambio en la reflectancia observada con el cambio de ángulo de visión o dirección de iluminación, y parte de eso son las sombras.

Existe una diferencia crucial, escriben los autores, entre la vida multicelular compleja y la vida simple. La vida multicelular, erguida y abundante, como los árboles proyectan sombras en los ángulos del Sol elevados. Esa es una distinción crítica, argumentan los autores, y que puede usarse para detectar vida desde una gran distancia. Se pueden usar futuros telescopios poderosos para buscar esas sombras.

Pero existen limitaciones.

Esta figura del estudio muestra A: el campo de cráter utilizado para el entrenamiento de astronautas del Apolo como se vio en 1967. B: Un ejemplo de sobrevuelo de UAV que mide el NDVI a las 5 am en 2018 con una imagen actual de Google Earth como imagen de fondo. C: Primeros planos de un árbol y un cráter en NIR en diferentes momentos del día. El hallazgo clave es que mientras que el cráter produce una sombra solo a las 5 am, el árbol produce una sombra a lo largo del día. Crédito de la imagen: Doughty et al, 2020.

& # 8220La parte difícil es que cualquier telescopio espacial futuro probablemente solo tendrá un píxel para determinar si existe vida en ese exoplaneta & # 8221, dijo el coautor Andrew Abraham. & # 8220 Entonces, la pregunta es: ¿Podemos detectar estas sombras que indican vida multicelular con un solo píxel? & # 8221

Un solo píxel no es mucho para trabajar. Y otras estructuras naturales como los cráteres también pueden proyectar sombras. La pregunta para los investigadores fue: & # 8216 ¿Cómo podemos probar esto? & # 8217

& # 8220Se sugirió que los cráteres podrían proyectar sombras similares a los árboles, y nuestra idea no funcionaría ”, dijo David Trilling, profesor asociado de astronomía. & # 8220 Entonces, decidimos mirar la réplica del sitio de alunizaje en el norte de Arizona, donde los astronautas del Apolo se entrenaron para su misión a la luna. & # 8221

Una imagen aérea del campo del cráter del lago Cinder poco después de su finalización en 1967. Crédito de la imagen: NASA / USGS

El Cinder Lake Crater Field es una réplica del sitio de aterrizaje lunar cerca de Flagstaff Arizona. Su grava volcánica es un buen análogo de la roca lunar. La NASA usó toneladas de dinamita para crear cráteres en el campo para que los astronautas pudieran entrenar. Durante un período de cuatro días de explosiones controladas, recrearon una parte de la superficie de la Luna.

Una de las explosiones controladas utilizadas para crear la réplica del sitio de aterrizaje en la Luna en Arizona. Créditos de imagen: NASA / USGS

Para probar si las sombras de los cráteres eran demasiado similares a las sombras de los árboles, el equipo empleó drones. Volaron sobre el campo del cráter durante diferentes momentos del día para visualizar las sombras. El equipo descubrió que las sombras de los cráteres son, de hecho, bastante diferentes de las sombras de los árboles.

Pero esa fue solo una prueba a pequeña escala. ¿Cómo se desarrollaría todo esto en escalas planetarias?

A continuación, el equipo de investigadores recurrió al satélite POLDER (Polarización y direccionalidad de la reflectancia de la Tierra). Pudieron observar sombras en la superficie de la Tierra en diferentes momentos del día, con la resolución lo suficientemente reducida como para que la Tierra tuviera solo un píxel. Eso fue para simular lo que podrían ver los observadores distantes.

Esta figura del estudio muestra el diseño conceptual del equipo de un observador distante que monitorea la Tierra y el cambio en la retrodispersión a medida que gira alrededor del sol. ? es el ángulo de acimut,?I Cuál es el ángulo cenital solar,?v es el ángulo de visión y? es el ángulo de fase. Crédito de la imagen: Doughty et al, 2020.

Con esos datos en la mano, los compararon con datos similares de Venus, Marte, la Luna e incluso Urano. Querían ver si la vida multicelular de la Tierra y las sombras que proyecta parecían diferentes de los otros tipos de mundos sin vida.

Los resultados fueron mixtos, pero lo suficientemente fuertes como para justificar una mayor reflexión.

Esta figura del estudio muestra histogramas en NIR para un cráter a las 5:30 am y 9 am (arriba), y un árbol a las 9 am y 11 am (centro). La parte inferior es el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) para árboles (verde), cráteres (negro) y suelo desnudo (azul) a las 11 am. Crédito de la imagen: Doughty et al, 2020.

El equipo había planteado la hipótesis de que, en comparación con Marte, Venus, la Luna y Urano, la reflectancia direccional de la Tierra estaría en algún lugar entre cuerpos rocosos sin meteorización (Marte y la Luna) y cuerpos nublados como Venus y Urano. En sus estudios utilizaron modelos y resultados empíricos. Los resultados del modelado acercan la Tierra a Marte, mientras que los resultados empíricos mostraron que la Tierra está más en línea con Venus.

& # 8220Si cada exoplaneta fuera solo un píxel, podríamos usar esta técnica para detectar vida multicelular en las próximas décadas. & # 8221

Christopher Doughty, autor principal, Universidad del Norte de Arizona

A continuación, el equipo examinó grandes áreas como el Amazonas, donde abundan los árboles. Allí pudieron distinguir la vida multicelular. Pero cuando "se acercaron" al planeta en su conjunto, fue mucho más difícil.

Para el autor principal Doughty, los resultados son prometedores para el futuro. Aún no se ha determinado hasta qué punto en el futuro. Pero el futuro tiene una forma de llegar cuando menos lo esperamos. ¿Cómo encajará esta técnica en nuestra búsqueda de vida?

& # 8220Si cada exoplaneta fuera solo un píxel, podríamos usar esta técnica para detectar vida multicelular en las próximas décadas & # 8221, dijo. & # 8220Si se requieren más píxeles, es posible que tengamos que esperar más tiempo para que las mejoras tecnológicas respondan si existe vida multicelular en exoplanetas. & # 8221

Este enfoque para encontrar vida podría encajar muy bien con el trabajo que realiza el telescopio espacial James Webb. El JWST podrá sondear atmósferas de exoplanetas en busca de biofirmas. Pero no puede revelar nada sobre la fuente: vida unicelular o multicelular.

En un intercambio de correo electrónico con el autor principal, Christopher Doughty, nos dijo: & # 8220Ciertos gases traza estimados por el JWST pueden ser indicativos de vida en ese planeta. Sin embargo, sería difícil distinguir si la vida en ese planeta podría haber avanzado a la etapa & # 8220multicelular & # 8221 como lo había hecho nuestro planeta.

Hace 500 millones de años basándose únicamente en los gases traza atmosféricos. La técnica que hemos desarrollado potencialmente nos permitiría distinguir si la vida multicelular ha evolucionado en ese exoplaneta. & # 8221

& # 8220 & # 8230 no conocemos otras técnicas para distinguir un exoplaneta con vida multicelular & # 8230 & # 8221

De & # 8220Distinguir la vida multicelular en exoplanetas probando la Tierra como un exoplaneta & # 8221

En la conclusión del artículo, los autores reconocen algunas deficiencias en su trabajo. Este tipo de trabajo se encuentra en sus fases iniciales y seguramente habrá formas de mejorarlo.

& # 8220 En general, en teoría, BRDF podría distinguir entre multicelulares
y vida unicelular en exoplanetas, & # 8221 escriben los autores, & # 8220, pero hemos reconocido problemas tanto con nuestros modelos como con nuestras observaciones empíricas
que debe mejorarse antes de que esta técnica pueda utilizarse con confianza. & # 8221

En un correo electrónico, Doughty explicó que & # 8220El modelo que usamos era especialmente bueno para la vegetación y las superficies terrestres, pero no tan bueno para las nubes y los océanos. & # 8221 Para mejorar el método, el equipo necesita un mejor modelo de exoplaneta.

& # 8220 Podríamos modelar esos planetas asumiendo que no tienen vida, solo vida microbiana y un planeta lleno de vegetación erguida. Luego monitorearíamos cuidadosamente ese exoplaneta mientras giraba alrededor de su estrella y lo clasificaríamos de acuerdo con el escenario que mejor se ajustara a los resultados modelados & # 8211 sin vida, vida microbiana o vida multicelular & # 8221.

Al final de su artículo, los autores hacen la pregunta más pertinente: & # 8220¿Debería abandonarse, por tanto, esta línea de investigación? Teóricamente, aún podría funcionar y, dado que no conocemos otras técnicas para distinguir un exoplaneta con vida multicelular, creemos que aún se deben realizar más investigaciones. & # 8221



Crédito de la imagen: Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial

Concepto artístico de la próxima misión TESS en busca de planetas alrededor de otras estrellas.
crédito de imagen: equipo MIT / TESS


Foto de una maqueta de Starshade probada por JPL
Crédito de la imagen: NASA / JPL

Una técnica innovadora que puede usarse en misiones futuras es orbitar un dispositivo grande llamado sombra estelar. Esto se desplegaría en una ubicación precisa a miles de millas de la órbita de un telescopio espacial y bloquearía con precisión la luz de la estrella objetivo, lo que permitiría al telescopio espacial obtener imágenes de planetas mucho más pequeños y más cercanos a sus soles de lo que es posible incluso con un coronógrafo. . Una pareja de sombras estelares con un telescopio lo suficientemente potente puede incluso permitirnos obtener imágenes directamente de los mundos terrestres en la zona habitable de sus estrellas, e incluso posiblemente analizar sus atmósferas para encontrar signos de vida.

La instrumentación no es la única herramienta que avanza a medida que avanzan los años: nuestras técnicas matemáticas utilizadas para escanear y analizar datos también continúan avanzando. ¡Los datos que ya hemos recopilado pueden incluso dar lugar a nuevos descubrimientos! Por ejemplo, los conjuntos de datos de la misión Kepler están abiertos para que cualquiera pueda analizarlos. Las nuevas técnicas de análisis estadístico pueden desentrañar aún más exoplanetas posibles a partir de los millones de curvas de luz recopiladas por Kepler. Los datos que contienen las posiciones de las estrellas y sus espectros de observaciones anteriores de otros observatorios también se pueden investigar y analizar, obteniendo más información sobre planetas previamente descubiertos, para confirmar posibles planetas candidatos, ¡e incluso se pueden usar para encontrar planetas no descubiertos!

The Night Sky Network organizó recientemente una teleconferencia con el Dr. Charles Beichman del Instituto de Exoplanetas de la NASA, y puede encontrar su presentación y una grabación de su presentación sobre el futuro de la ciencia de los exoplanetas en nuestra página dedicada a la teleconferencia. El sitio web PlanetQuest de la NASA ofrece una gran cantidad de información para uso del público, educadores y astrónomos aficionados, y también se puede encontrar más información técnica en el sitio web del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA.


Título del cuadro de investigación

Su tamaño y gravedad superficial son mucho mayores que los de la Tierra, y su entorno de radiación puede ser hostil, pero un planeta distante llamado K2-18b ha captado el interés de científicos de todo el mundo. Por primera vez, los investigadores han detectado firmas de vapor de agua en la atmósfera de un planeta más allá de nuestro sistema solar que reside en la "zona habitable", la región alrededor de una estrella en la que el agua líquida podría acumularse en la superficie de un planeta rocoso.

Los astrónomos del Centro de Datos de Exoquímica Espacial del University College de Londres en el Reino Unido, utilizaron datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para encontrar vapor de agua en la atmósfera de K2-18b, un exoplaneta alrededor de una pequeña estrella enana roja de unos 110 años luz. lejos en la constelación de Leo.

Si se confirma mediante estudios adicionales, este será el único exoplaneta que se sabe que tiene tanto agua en su atmósfera como temperaturas que podrían sostener agua líquida en una superficie rocosa. El agua líquida solo sería posible si el planeta resulta ser de naturaleza terrestre, en lugar de parecerse a una versión pequeña de Neptuno.

Dado el alto nivel de actividad de su estrella enana roja, K2-18b puede ser más hostil para la vida tal como la conocemos que la Tierra, ya que es probable que esté expuesta a más radiación de alta energía. El planeta, descubierto por el telescopio espacial Kepler de la NASA en 2015, también tiene una masa ocho veces mayor que la de la Tierra.

El equipo utilizó datos de archivo de 2016 y 2017 capturados por Hubble y desarrolló algoritmos de código abierto para analizar la luz de la estrella anfitriona filtrada a través de la atmósfera de K2-18b. Los resultados revelaron la firma molecular del vapor de agua y también sugieren la presencia de hidrógeno y helio en la atmósfera del planeta, que son gases no hospitalarios para la vida tal como la conocemos.

Los autores del artículo, publicado en Nature Astronomy, creen que otras moléculas, incluidos el nitrógeno y el metano, pueden estar presentes, pero siguen siendo indetectables con las observaciones actuales. Se requieren más estudios para estimar la cobertura de nubes y el porcentaje de agua atmosférica presente. Un artículo de un equipo diferente de científicos que utiliza las observaciones del Hubble se ha enviado a The Astronomical Journal.

K2-18b es uno de los cientos de exoplanetas conocidos con masas entre las de la Tierra y Neptuno, encontrado por Kepler. Se espera que la misión TESS de la NASA detecte cientos de super-Tierras más en los próximos años. La próxima generación de telescopios espaciales, incluido el telescopio espacial James Webb, podrá caracterizar las atmósferas de exoplanetas con más detalle.


Implicaciones de la diversidad de exoplanetas

En los últimos 20 años del descubrimiento de exoplanetas, uno de los hallazgos más significativos es la gran diversidad de exoplanetas. Los análogos del sistema solar deben ser algo raros, aunque son relativamente difíciles de detectar, aún no se conoce ninguno. Parece que menos del 10-20% de las estrellas similares al Sol podrían albergar copias del sistema solar. En cambio, los astrónomos han descubierto que los exoplanetas y los sistemas exoplanetarios son increíblemente variados, con planetas de casi todas las masas y tamaños imaginables, así como separaciones orbitales de su estrella anfitriona (13). Uno de los hallazgos de exoplanetas más sorprendentes es que el tipo de planeta más común no es un planeta del tamaño de Júpiter, sino un planeta aproximadamente dos veces el tamaño de la Tierra o más pequeño (3). Otros aspectos destacados de la diversidad de exoplanetas incluyen una preponderancia de planetas del tamaño de subneptuno (14, 15) que se encuentran entre los tamaños de la Tierra y Neptuno sin contraparte del sistema solar y una formación que aún no se comprende (p. Ej., Ref.16) planetas circumbinarios (17 ) sistemas compactos de múltiples planetas (18), incluido al menos uno con cinco planetas orbitando el interior de lo que sería la órbita de Mercurio (19) y mundos rocosos calientes que se espera que tengan superficies calentadas por su estrella a más de 2000 K, que es lo suficientemente caliente para crear superficies de lava líquida [Kepler 10b (20) y Kepler 78b (21, 22)].

La diversidad de masas, tamaños y órbitas de exoplanetas ilustra la naturaleza estocástica de la formación de planetas, y esperamos que esta diversidad se extienda a las atmósferas de exoplanetas en términos de masa y composición atmosférica. La masa atmosférica y la composición de cualquier exoplaneta específico no son predecibles (23) y, además, las observaciones aún no pueden medir la composición atmosférica o producir estimaciones de la masa atmosférica. No obstante, vale la pena resumir algunos factores clave que controlan la atmósfera de un planeta. La atmósfera de un planeta se forma a partir de la desgasificación durante la formación del planeta o se captura gravitacionalmente de la nebulosa protoplanetaria circundante. La cantidad de gas capturado o liberado no se conoce y puede variar ampliamente. Para los planetas terrestres, la atmósfera primordial puede cambiar por completo por el escape de gases ligeros al espacio, la emisión continua de gases desde un interior joven activo y el bombardeo de asteroides y cometas. En una etapa posterior, los procesos físicos que operan en la parte superior o inferior de la atmósfera todavía esculpen la atmósfera, incluido el escape atmosférico térmico y no térmico de gases ligeros, el vulcanismo y la tectónica de placas. Una revisión de la evolución atmosférica de la Tierra se encuentra en la ref. 24.

La diversidad de exoplanetas, tanto observados como teorizados, motiva una visión revisada de la habitabilidad de los exoplanetas (25) (Fig. 1). Un planeta habitable se define generalmente como aquel que requiere agua líquida superficial, porque toda la vida en la Tierra requiere agua líquida. El agua líquida superficial, a su vez, requiere una temperatura superficial adecuada. Debido a que los climas (y, por lo tanto, la temperatura de la superficie) de los planetas con atmósferas delgadas están dominados por la entrada de energía externa de la estrella anfitriona, la zona habitable de una estrella (26, 27) se basa en la distancia desde la estrella anfitriona. Las estrellas pequeñas, con sus salidas de luminosidad relativamente bajas, tienen una zona habitable mucho más cercana a ellas en comparación con las estrellas similares al Sol. Además de la energía de la estrella anfitriona, son los efectos de calentamiento del invernadero de las atmósferas de los planetas rocosos los que controlan la temperatura de la superficie. La visión revisada es que la habitabilidad de los planetas es específica de los planetas, porque la amplia gama de diversidad de planetas en términos de masas, órbitas y tipos de estrellas debería extenderse a las atmósferas de los planetas en función de la naturaleza estocástica de la formación de planetas y la evolución posterior.

La zona habitable ampliada. La región azul representa la zona habitable convencional para N2-CO2-H2O atmósferas (27, 30). La región de color rosa oscuro muestra la zona habitable extendida hacia adentro para planetas secos (28, 29) tan seca como 1% de humedad relativa atmosférica (28). La región exterior de color marrón anaranjado muestra la extensión exterior de la zona habitable para atmósferas ricas en hidrógeno (31), e incluso puede extenderse a planetas que flotan libremente sin una estrella anfitriona (32). Los planetas del sistema solar se muestran con imágenes. Súper Tierras conocidas (planetas con una masa o masa mínima menor a 10 masas terrestres tomadas de la ref. 86). Modificado de la ref. 25.

Se ha descrito que la zona habitable para las estrellas de tipo solar varía de aproximadamente 0,5 (para planetas secos) (refs. 28 y 29 pero cf. ref.30) a 10 AU [para planetas predominantemente rocosos con atmósferas de hidrógeno (31) orbitando un Sol -como una estrella o incluso más allá, dependiendo del interior del planeta y las características de la atmósfera (32)]. La extensión de la zona habitable es algo controvertida, porque en el extremo de la separación pequeño planeta-estrella, hay una comprensión limitada de los procesos planetarios, como el vulcanismo, la tectónica de placas y las tasas de hidratación, en exoplanetas con reservorios de agua baja. En el extremo más grande de la separación planeta-estrella, hay una incapacidad para determinar cuál de los muchos procesos de escape atmosférico térmicos y no térmicos son dominantes en planetas con composiciones desconocidas e historial de radiación UV de la estrella anfitriona.

Extreme caution should be taken with the quantitative predictability of exoplanet habitable zone models based on the complicated physics and the imposed model input conditions (including but not limited to planet obliquity and planet atmosphere mass). In particular and as a good example, there is serious disagreement in the literature about the inner edge of the habitable zone. For example, information in ref. 28, which finds an inner edge of 0.5 AU, differs substantially from information in ref. 29, which finds an inner edge of 0.77 AU. Although ref. 28 used a 1D model and ref. 29 used a 3D model, the most significant difference is likely the relative humidity (28), because a 1D model must impose a globally averaged relative humidity (1% imposed by ref. 28), whereas a general circulation model (GCM) can calculate the relative humidity (which appears closer to 10% in ref. 29). The 1% value originates from an order of magnitude estimate based on very dry equatorial regions and moist poles that will have liquid precipitation, a case that should apply for very dry planets that have reasonably fast rotation rates. This basic postulate is being further investigated with the MIT 3D GCM. One possible reconciliation between refs. 28 and 29 is that a 3D model could yield a much lower global relative humidity with an increased range of parameter space, such as that investigated in ref. 28 (including surface gravity, surface albedo, and stellar type). Ultimately, observations of a rocky planet with water vapor at a small planet–star separation will be needed to try and settle this debate.

Regardless of model-based opinion, we must keep an open mind in the choice of exoplanets to search for signs of life simply to increase the chances of success.


Huge Space Telescope Needed to Seek Life on Alien Planets

Humanity will probably have to wait a few decades to find out if life is common beyond our own solar system.

While NASA's James Webb Space Telescope (JWST) — which is scheduled to launch in 2018 — will be capable of finding signs of life on nearby exoplanets, a broad and bona fide hunt for life beyond Earth's neighborhood will require bigger spacecraft that aren't even on the agency's books yet, experts say.

"To find evidence of actual life is going to take another generation of telescopes," JWST telescope scientist Matt Mountain, director of the Space Telescope Science Institute in Baltimore, said during a NASA briefing Monday (July 14). "And to do that, we're going to need new rockets, new approaches to getting into space, new approaches to large telescopes — highly advanced optical systems." [10 exoplanetas que podrían albergar vida alienígena]

A chance to find signs of life

The $8.8 billion JWST features 18 hexagonal mirror segments that will work together to form one 21-foot-wide (6.5 meters) mirror — larger than any other mirror that's ever flown in space, NASA officials said. (For comparison, the agency's iconic Hubble Space Telescope sports an 8-foot, or 2.4 m, primary mirror.)

JWST is optimized to view in infrared light. The telescope should be able to do lots of different things during its operational life, researchers say, including scanning the atmospheres of alien planets for oxygen and other gases that could be produced by living organisms. (Such delicate work is best performed by space telescopes, which don't have to look through Earth's atmosphere.)

JWST will work in concert with another NASA space mission in this regard, performing follow-up observations on promising nearby worlds found by the agency's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), which is scheduled to blast off in 2017.

"With the James Webb, we have our first chance — our first capability of finding signs of life on another planet," MIT astrophysicist Sara Seager said during Monday's NASA briefing. "Now nature just has to provide for us." [5 Bold Claims of Alien Life]

A numbers game

But nature may not be so willing, at least during the JWST mission, Seager and other experts stress. And it all comes down to numbers.

There is no shortage of planets in the Milky Way. Our galaxy teems with at least 100 billion planets, 10 to 20 percent of which, Mountain said, likely circle in their host star's "habitable zone" — that just-right range of distances that could allow liquid water to exist on a world's surface. If there's nothing terribly special about Earth, then life should be common throughout the cosmos, many scientists think.

But most exoplanets are very far away, and all of them are faint. JWST, while large by current standards, won't have enough light-collecting area to investigate more than a handful of potentially habitable planets, researchers say.

A spacecraft with a 33-foot (10 m) mirror would give researchers a much better chance of finding biosignatures in alien atmospheres, but Mountain would like something even bigger.

"With a 20-meter telescope, we can see hundreds of Earth-like planets around other stars," he said. "That's what it takes to find life."

Laying the foundation

There are no concrete plans to build and launch such a large space telescope, whose size would pose a number of logistical and engineering challenges. However, JWST is a potentially big step along the way to this goal.

For example, the JWST team figured out how to make mirror segments with incredible precision — a skill that could come in handy down the road.

"They're basically perfect," said JWST senior project scientist John Mather of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, who won a Nobel Prize in 2006 for his work with the agency's Cosmic Background Explorer satellite.

"If we were to expand the mirror to the size of the continental United States, the mirror would be accurate to within 3 inches," Mather said. "This is completely amazing technology we have now mastered and are using."

The hunt for life on distant worlds will be a multi-generational effort that goes from TESS and JWST to other, larger space telescopes, Seager said. And overcoming the various challenges involved will almost certainly require the cooperation of a number of different countries and organizations.

"Putting together the partnership that can find Earth 2.0 is a challenge worthy of a great generation," Mountain said.

Closer to home

All of this does not necessarily mean, however, that alien life won't be detected until humanity launches an enormous space telescope. Indeed, confirmation that Earthlings aren't alone in the universe may come from worlds much closer to home.

For example, NASA's next Red Planet rover, which is due to launch in 2020, will hunt for signs of past Mars life. And both NASA and the European Space Agency have plans to mount a mission to Jupiter's ocean-harboring moon Europa, which many experts regard as the solar system's best best to host alien life.

Europe's JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) mission is currently scheduled to blast off in 2022 to study the Jovian satellites Callisto and Ganymede in addition to Europa. NASA officials have said they hope to launch a Europa mission sometime in the mid-2020s.


How NASA's James Webb Space Telescope Could Spot Earth-like Planets

The James Webb Space Telescope has been in the news a lot lately. Often referred to as the replacement for the Hubble Space Telescope, its existence has been in jeopardy since a House committee voted to cut its funding this summer. While the telescope promises to revolutionize space science, its expanding budget has caused politicians and others to wonder if the promised returns justify the cost.

The JWST is not merely an upgraded version of Hubble. Rather than measure visible or ultraviolet light like Hubble does, JWST will detect infrared wavelengths from 0.6 (orange light) to 28 micrometers (deep infrared radiation of about 100 K, about minus 173 degrees Celsius or minus 280 degrees Fahrenheit).

Because JWST will be looking for heat, the telescope has to be kept very cold, and shielded from radiation coming from the sun, Earth and moon. To keep the telescope's temperature down to 40 degrees Kelvin (minus 233 C or minus 388 F), JWST will have a large sunshield and will orbit the sun at Lagrange Point 2.

The orbit of JWST will be 930,000 miles (1,500,000 kilometers) from the Earth, nearly 4 times farther than the distance between the Earth and the moon. The balance of gravitational forces from the Earth and sun at the L2 point will keep JWST in a stable orbit without having to expend much energy. However, this great distance also means servicing or repairing the telescope after launch may not be possible. [Photos: Building the James Webb Space Telescope]

"JWST's complexity, with large deployable optics and other systems operating at 40 K in an environment precluding any repair or servicing missions, has probably created one of the world's most complex and expensive integration and test programs," Michael Kaplan, NASA's first Program Executive for the James Webb Space Telescope program, wrote recently in The Space Review. While this testing protocol a part of the ballooning budget, the Independent Comprehensive Review Panel Report, issued in late 2010, said the main problem was that the necessary development costs had not been properly estimated, and the budget therefore had been unrealistic.

Five years ago, the project was estimated to cost 2.4 billion dollars, but the latest reports peg the total at closer to 8.7 billion. This July, the House of Representatives' appropriations committee on Commerce, Justice, and Science moved to cancel the project by taking $1.9 billion out of NASA's 2012 budget. Maryland Senator Barbara Mikulski is now the project's main defender in Congress, since, as is the case with Hubble, the Science and Operations Center for JWST is the Baltimore-based Space Telescope Science Institute. (JWST development is led by NASA's Goddard Space Flight Center, and the telescope is being built by Northrop Grumman Aerospace Systems for NASA, the European Space Agency, and the Canadian Space Agency.)

While Congress deliberates the issue, NASA administrator Charlie Bolden said JWST is one of the agency's top priorities. He added that NASA needed to look across all its programs to find funding for JWST as well as its other two priorities: sending commercial crews to the ISS, and developing the next generation space shuttle: the Space Launch System (SLS).

Due to the size of the budget, the journal Nature called JWST "the telescope that ate astronomy." Yet even if JWST is canceled, the money won't be given to other astronomical projects &mdash instead, under the recommendations of the House appropriations committee, the funding would be entirely eliminated from NASA's budget.

As of this writing an estimated $3.5 billion has been spent on the JWST project, with about three-fourths of the construction and testing completed. If JWST is not canceled by Congress, it is scheduled to launch in 2018 on the European Space Agency's Ariane 5 rocket.

The goal of the JWST is to search for the first stars and galaxies that formed after the Big Bang, and study the formation and evolution of galaxies, stars, and planetary systems. According to Matt Mountain, director of the Space Telescope Science Institute, and John Grunsfeld, former NASA astronaut and STScI deputy director, JWST also will be able to search for and study planets orbiting distant stars in a way that no other telescope can. Astrobiology Magazine editor Leslie Mullen recently talked with Mountain and Grunsfeld about what JWST could reveal about habitable worlds in our galaxy.

Leslie Mullen: The James Webb Space Telescope should be able to find exoplanets, and now there's talk that a star shade could extend this capability. Could you tell me more about that?

Matt Mountain: The whole idea with the star shade is, once we get James Webb up there and working, then you can launch the star shade and it floats in front of it, a hundred thousand miles away from us. It's an autonomous vehicle that you keep lined up.

Mullen: Can you explain what the star shade actually does?

Montaña: It's like putting your thumb in front of the Sun &mdash it creates a shadow. It's very carefully shaped, so you don't get the sort of flaring that you normally get when you use a perfect sphere, where you get all these rings and refractions. These petals are designed to create a very smooth, very deep shadow. You basically slide in and out of the shadow, and then you can actually see the planet next to the star. The star is in the shadow, and the planet peeks around the shadow.

Mullen: You can see any sort of planets with that?

Montaña: Any planet that's within 1 AU, like a habitable zone, or [farther] out.

John Grunsfeld: James Webb is sold as studying galaxies, but I think its greatest discovery may be a habitable Earth-like exoplanet. That's what's going to blow everybody away.

Mullen: So you'd be able to directly image a terrestrial planet, which has never been done before?

Grunsfeld: Exactamente. But it wouldn't be like a Rand McNally map, it would be a spot. But because you'd see a spot, we can then do a spectrum of that spot.

Montaña: You'd actually get a color. If it's like Earth, it'll look blue.

Grunsfeld: And, if you had enough time, and there were seasons, with ice covering and then going away, you could study it and be able to tell the difference between winter and summer on the planet, or vegetation, in principle. Just from unresolved single pixels, because of the color changes.

Montaña: Or you could tell it is rotating.

Mullen: Is there a limit to the kinds of stars JWST can target for planet searches?

Montaña: You can only look at stars out to a certain distance, to about 10 or 20 parsecs. But that's ok, because the planets [farther out] are too faint anyway. Any farther away and we can't differentiate them, both the planet and the star will be hidden by the star shade.

Mullen: Could James Webb confirm the exoplanet candidates discovered with the Kepler space telescope?

Montaña: Not the Kepler set, because they're all very distant.

Mullen: They're not within 10 to 20 parsecs?

Grunsfeld: They picked them not because they were close to Earth, but in a sense because they were far away. Not all of them, but in that one field [where Kepler looks], there were lots and lots of stars. And you say why didn't they point toward the center of the Milky Way galaxy, but that's too many stars. So their Goldilocks Zone is the number of stars in their field of view that was just about right so they can study 150,000 stars in one go. In order to see the nearest thousand stars around Earth, you have to look in all directions, because they're spherically all around us.

Mullen: And James Webb will be able to see that whole sphere?

Montaña: Yes, over the course of a year it can sample the entire sphere and can sample tens of possible habitable stars: 20, 30, 40. You can search the nearest 20 to 30 solar systems, and based on current assumptions there is a significant likelihood you could find 5 Earth-like planets. You can make 9 to 10 repeat observations, which will be needed to confirm 5 Earth-like planets.

Grunsfeld: But here's the key, and this is what James Webb can uniquely do. Let's say these cubesats[small satellites designed to hunt for exoplanets] identify in the hundred or so stars that are close to us, based on transits[when a planet passes in front of its star], Earth-sized planets in habitable zones around those stars. That's all we can learn. We may be able to learn how far away they are from their parent star, their mass and diameter. Those are all good things. And you say, gosh, that looks a lot like Earth. But does it have oceans? Does it have an atmosphere? Are there any chemical signs of interest there? That's where James Webb comes in, and that's what James Webb will be able to do with or without a star shade for a subset. The star shade expands that remarkably. It allows you to see the atmosphere of planets that are orbiting nearby stars.

Montaña: We've already shown with the modeling that if there's a SuperEarth with the right orientation, where the planet transits the star, we can detect liquid water. You can look at the spectra for water in the atmosphere and other things.

Mullen: Why can JWST see only a subset of planets, but you need a star shade for the others?

Grunsfeld: You can do atmospheric transmission from a transit. Now, what if it's not transiting? Then what do you do? James Webb needs a star shade for those others.

Montaña: If you think of it geometrically, the orientation's got to be right. If you do the statistics, you'll measure a transit for 5 to 7 percent of stars. Well, 5 to 7 percent is already a small number, and there's a small number of Earth-like planets, and a small number of those will be in the habitable zone. But what you really want to do is a census of all the nearby stars, and take spectra directly, independent of the orientation. The star shade enables that.

Mullen: It seems one of the difficulties of JWST is the technology that needed to be developed beyond what had been done for previous telescopes.

Montaña: The technology has all been going really well. One of the most challenging things was the mirrors. Each individual mirror on James Webb is close to Hubble. We have all the mirrors. Half of them are in boxes, and they're all ready to roll.

Mullen: The James Webb telescope is projected to cost about 8.7 billion. How much did Hubble cost?

Grunsfeld: About 6 billion in today's dollars, not including the science operations. James Webb started in earnest in about year 2000, and it'll take about 15 years to complete, and then test and launch. Hubble started in 1975, and it took about 15 years to assemble, test and launch. Hubble is 26,500 pounds, and James Webb is about half of that, but more complex. To build something brand-new, technologically advanced, pushing the envelope in its time, it'll cost a quantum unit, and if you want to repeat that experience, inflating to current-year dollars, if it costs vastly different, more or less, you either have a breakthrough, which everyone will then want to figure out why it cost so little, or you're doing something wrong. And I think the miraculous thing about James Webb is, it's much harder than Hubble. It has to operate close to absolute zero, 40 Kelvin, a million kilometers from Earth, not in Earth orbit, it can't be fixed, and it doesn't fit in the rocket it launches on &mdash it has to unfold when it gets there.

Mullen: I worry about it not unfolding properly after launch. That's always a risk for these space missions, isn't it?

Montaña: Those technologies are the ones we inherited from industry. There's no way you can launch a 19-meter antenna. But you need two 19-meter antennas if you want to transmit HDTV and internet from geostationary orbit, where you make real money. Such deployable antennas are the provenance for the star-shade technology. For JWST it's this plus a whole raft of large deployable technologies aerospace companies use.

Grunsfeld: And of course, everybody needs HDTV. CNN reported that this year, the television rights for advertising just for college basketball exceeded NASA's budget. The rights for college football is much more. So what are our priorities? When you heard about bank bailouts and these kinds of things, we could have fleets of James Webbs for the AIG bail-out. Obviously that was a national priority to prevent collapse &mdash or at least that was the story &mdash but those were very big numbers, and these are very small numbers.

Mullen: Would you ever want James Webb to have commercial partners?

Montaña: No, it's just a government project.

Mullen: But why not? Seems everything in space is going commercial these days.

Montaña: What is James Webb for? It's pure science. It's part of the scientific endeavor. It's like Hubble. Hubble was paid for by the taxpayer. How many kids did we turn on to science because they saw a great Hubble picture? In Hubble we make two discoveries a day. People shouldn't be paying for those images because the taxpayer already paid for it upfront.

Grunsfeld: The whole point is, right now the commercial space industry for human spaceflight, or even commercial orbital transportation of cargo for human space flight at NASA, it's almost fully subsidized by NASA. Companies are saying it's commercial. But none of them would exist if it wasn't for NASA putting money up front. Not tens of dollars, but hundreds of millions of dollars. And the reason is, and this commercial drive is, the hope that they will spur on industries that are subsidized.

And so for instance, the companies that are building James Webb Space Telescope, NASA is paying them to build it, and NASA is paying the other companies to develop technologies for James Webb Space Telescope, and it's to do pure science. It's to discover an Earth-like planet around nearby stars, to discover the very first stars that ever formed in the universe &mdash these incredible things.

What does that do for us? Well, for the company that's building it, when they go to build the next communications satellite, or the next spy satellite, or the next commercial satellite for something else, they have all that expertise now that allows them to build it that otherwise they would not have been able to invest in. Because they weren't trying hard things. If the United States doesn't try to do hard things and really interesting things, all we're going to end up with is college basketball, professional sports, entertainment, and service [industries].

Montaña: And the other thing is, it inspires people to say, "Do you want to work on the telescope that's going to find the first life?" It doesn't matter if you work for NASA or a commercial company, that gets the engineers interested. The company brings in very smart people, and what's more, they can talk about what they do. Because when they're working on a spy satellite, they can't even tell their kids what they do. But to be able to tell their kids and their spouses that they are working on the forefront that's going to change the world . the companies always tell you they're incredibly proud to be associated with these missions.

And they even occasionally make money. They're getting a huge return on their investment. Congress several years ago worked out that for every dollar invested in space science, 7 dollars got returned to the US economy over a period of 20 years, from the sheer technology flow. In Europe they made a similar calculation, that for every dollar they invested in big science in Europe, roughly 3 to 4 dollars got returned to the European economy over the same period because of the improvements.

You know, if we hadn't funded this crazy German who talked about relativity and bending the light, or this crazy guy who wanted to build a device based on that strange quantum theory thing and all he talked about was dead cats in a box &mdash I mean, what was he talking about? But because they funded those things, we now have GPS.

Grunsfeld: All of news about the James Webb Space Telescope over the past year has been about how it's expensive, it's going to take a long time, and if only we didn't have to spend that money, we'd be able to do all these great scientific things. And what has been lost for some reason that I don't understand &mdash maybe because I'm a newcomer to the project &mdash is that, yes it's expensive, but it's also, enormously by many factors, the most capable astronomical facility that we'll ever have.

And in the fields of dark energy, dark matter, all of astrophysics, but specifically in exoplanets, it does all the things that everybody is saying, "Oh, if only we didn't have James Webb we could do this." But James Webb does it, and does it better than they think the new missions might. So it's very frustrating.

This story was provided by Astrobiology Magazine, a web-based publication sponsored by the NASA astrobiology program.