Astronomía

¿A qué distancia podríamos detectar que la Tierra tiene vida?

¿A qué distancia podríamos detectar que la Tierra tiene vida?


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Supongo que los planetas portadores de vida están demasiado separados para ser detectados. Creo que solo podemos encontrar los que están dentro de una esfera alrededor de nuestro planeta que tiene cientos de años luz de diámetro, pero sospecho que los planetas con vida pueden estar mucho más lejos que eso.

Me gustaría estimar el diámetro de la esfera dentro de la cual podríamos detectar vida en otro planeta y luego estimar la probabilidad de que haya vida dentro de esa esfera.

Por ejemplo, dándole a nuestra tecnología actual, ¿cuál es la distancia más lejana que sería capaz de detectar vida en la Tierra? ¿Cuántas estrellas como nuestro sol hay en esa esfera? ¿Cuánto tiempo le tomaría a SETI descartar cada una de esas estrellas?


Depende de lo que quieras decir con detectar vida. Como se explica en esta publicación hipotética de Randall Munroe, las algas de la tierra les dirán a los extraterrestres sobre nosotros antes de que podamos hablarles de nosotros.

Si considera la presencia de agua líquida o la presencia de $ O_2 $ como detección de vida, entonces dicha detección se puede realizar estudiando el espectro de planetas extrasolares, medidas que podemos realizar actualmente. El planeta extrasolar más lejano descubierto hasta ahora se encuentra a una distancia de 27.700 años luz. Entonces, una respuesta parcial a sus preguntas sería estudiar el espectro de cada planeta extrasolar que se encuentra dentro de la zona habitable circunestelar para buscar firmas de signos reveladores de vida. Actualmente tenemos la tecnología para medir el espectro de reflexión óptica de un planeta extrasolar, por ejemplo, el VLT de ESO, el Observatorio Gemini y el instrumento OSIRIS en GTC, pero no sé si SETI tiene esa capacidad. También puede buscar el trabajo de la Dra. Sara Seager.


Encuentro esto muy difícil de responder, el método de detección es crítico en cuanto a qué tan lejos podemos detectar. Hay dos métodos probables en los que puedo pensar, uno superior al otro. El primer método involucra la velocidad de la luz y nuestra producción de ondas. El segundo tiene que ver con cómo hemos adaptado nuestra atmósfera.

Nuestra producción de ondas (radio) comenzó a fines del siglo XIX, si usamos un punto de referencia, digamos 1900; Llevamos 115 años transmitiendo, a la velocidad de la luz, una especie a no más de 115 años luz de distancia podría detectarnos. De ahí la idea del programa SETI como ha sugerido Rahul, con la intención de retransmitirnos nosotros mismos.

El mejor método, y el que veo que funciona para los humanos en su búsqueda de otros, es el envenenamiento atmosférico. Hay hidrocarburos específicos en nuestra atmósfera que se cree que solo son producidos por el hombre, si pensamos así, entonces es plausible que también podamos detectar el envenenamiento atmosférico alrededor de un exoplaneta. Detectar oxígeno simplemente no es suficiente, ya que no es indicativo de que exista vida, el oxígeno se puede producir naturalmente en cantidades limitadas como se encuentra en otras partes del sistema solar; sin embargo, para sostener formas de vida basadas en carbono como nosotros, tendría que haber una gran abundancia. La detección de contaminantes es la forma más lógica de concebir la detección. Si somos capaces de producir elementos que no se encuentran naturalmente, es una clara indicación de que una especie los puso allí. Esto también depende de la velocidad de la luz, sin embargo, los contaminantes artificiales han existido antes de la era de las ondas y han tenido más tiempo para transmitir luz que nuestra producción de ondas. La desventaja es el método de detección de los contaminantes; actualmente, como seres humanos, dependemos del uso de una estrella con un planeta en tránsito para determinar la composición o, con menor precisión, de los datos del espectro (que no indican material atmosférico).

Otro punto de vista es mirar la escala de Kardashev, se podría plantear que tenemos la tecnología para determinar esa respuesta en función del consumo de energía. Si pudiéramos detectar un campo gravitacional masivo y ninguna fuente aparente de energía, la energía bien podría ser recolectada por otra especie; como una esfera Dyson. Creo que tal detección sería demasiado fácil de pasar por alto, ya que no es algo que nuestra especie esté buscando activamente. Si bien esto es más cierto para una detección más teórica, otra especie puede detectar el consumo de energía en nuestro planeta, a través de la iluminación de nuestro planeta y la atmósfera junto con el aumento de las temperaturas de la superficie.

Creo que, en el mejor de los casos, en cuanto a la interferencia humana, podríamos estar mirando en el rango de 100-150 años luz. En cuanto a la detección de vida en general, no puedo imaginar la era premoderna si hubiera una forma sencilla de determinar que existía la vida si se ve desde otra parte, aparte del hecho de que teníamos un sistema estable que contenía agua líquida y oxígeno atmosférico.

Podemos depender demasiado de proporcionar el argumento desde nuestro punto de vista de que son formas de vida basadas en el carbono, si otra especie avanzó o más que nosotros no estaba basada en el carbono, podría muy bien ser que estén buscando otras indicaciones más localizadas para su propia especie. , de la misma forma buscamos indicaciones con las que imaginamos detectarnos.

EDITAR: Según lo solicitado por Rob Jeffries; NO, todavía no es posible utilizar la fotometría de tránsito con la tecnología actual. A1 vezLa Tierra aparecería como2.776*10^-4"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 12)o2.776mas, lo que es posible gracias al Very Large Telescope de ESO, que tiene una resolución angular capaz de obtener imágenes en milisegundos de arco. A10lyLa Tierra aparecería como2.776*10^-5"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 13)o277.6μas, posible después de completar el conjunto de telescopios Cherenkov, que tiene una resolución angular capaz de obtener imágenes en microarcsegundos. Si bien el conjunto de telescopios Cherenkov, está limitado a100μasa400 nmy no puedo imaginar1μas, en este siguiente nivel estamos imaginando en100ly. La nave espacial Gaia puede resolver hasta20μassin embargo, no puede obtener imágenes a este nivel. El Centro de Investigación Ames de la NASA está demostrando capacidades de resolución hasta5μasen el intento de resolver hasta1μas, sin embargo, de nuevo, eso no es resolución de imagen. Para las ondas de radio, realmente no había mencionado la ley del cuadrado inverso y la degradación de las ondas. Para nosotros como humanos, sí, unos pocos años luz pueden ser posibles con un reino de posibilidades que se abre con la matriz de kilómetros cuadrados.

Si quiere que retracte mi estimación de la primera vez, la fotometría de contaminación y tránsito es posible utilizando la tecnología existente en la actualidad dentro de1 vez, a la par con los receptores de radio existentes en1 año. Si se disuade del hecho de que los nuevos instrumentos, sin embargo, aún no están construidos, puede aumentar enormemente esto hasta100ly, solo porque algo no está construido no hace que la tecnología no exista (¿Es factible la tecnología SKA? Sí, tenemos la tecnología para que esto suceda en este momento, simplemente no lo hemos hecho. no que sea tecnología que no existe).

Seti Home ha publicado el hallazgo del primer planeta del tamaño de la tierra detectado en tránsito. Una publicación adicional de la Biblioteca de la Universidad de Cornell afirma que el planeta se encuentra dentro de la zona habitable e implica que existe la posibilidad de tener una atmósfera y H20 líquido en su superficie. La nave espacial Kepler detectó este hallazgo, en caso de que no lo sepas, Kepler mapea las curvas de luz cuando un cuerpo transita por la cara de otro cuerpo, esto se llama Tránsito. Incluso sugerir que esta tecnología aún no existe es absurdo, si se quiere un verdadero análogo a la Tierra como está, con tecnología ya existente;1 vez, si desea utilizar tecnología posible pero no construida;100ly.


Había pospuesto la respuesta a esta pregunta porque parece demasiado amplia sin especificar qué tipo de métodos de detección se proponen. Pero si responde directamente desde la perspectiva de, si tomáramos el sistema solar y lo colocáramos a cierta distancia de nosotros, ¿podríamos detectar signos de vida en el planeta Tierra? Entonces la respuesta probablemente no sea.

Utilizando tecnología actual (y con eso me refiero a experimentos y telescopios que están disponibles ahora) probablemente seríamos incapaces de detectar vida en la Tierra incluso si se observara desde una distancia de unos pocos años luz. Por lo tanto, no hay estrellas dentro de esta esfera (aparte del Sol).

  1. Todavía no se han detectado planetas como la Tierra alrededor de otra estrella. Es decir, ninguno que tenga una masa, radio y órbita similares a 1 au (o cerca de él) de una estrella de tipo solar [EDITAR: Por supuesto, ahora hay un competidor cercano en Kepler-452b, aunque es 60 % más grande que la Tierra; Jenkins y col. 2015.]. Con la tecnología actual, está casi al alcance. Por lo tanto, cualquier búsqueda dirigida de vida en la Tierra tiene un número limitado de lugares por los que comenzar. Si no puedes detectar el planeta en absoluto entonces no hay absolutamente ninguna posibilidad de mirar su composición atmosférica para buscar biomarcadores (por ejemplo, oxígeno junto con un gas reductor como el metano, o clorofluorocarbonos de una civilización industrial - Lin et al. 2014). Los únicos exoplanetas cuyas composiciones atmosféricas se han medido (de forma tosca y tentativa) son los "Júpiter calientes". - exoplanetas gigantes que orbitan muy cerca de sus estrellas madre.

  2. Una búsqueda "ciega" podría buscar firmas de radio y, por supuesto, esto es lo que ha estado haciendo SETI. Si estamos hablando de detectar "Tierra", entonces debemos asumir que no estamos hablando de intentos deliberados de comunicación por rayos, y por lo tanto debemos confiar en la detección de "charla" de radio aleatoria y señales accidentales generadas por nuestra civilización. El proyecto SETI Phoenix fue la búsqueda más avanzada de señales de radio de otra vida inteligente. Citando a Cullers et al. (2000): "Las señales típicas, a diferencia de nuestras señales más fuertes, caen por debajo del umbral de detección de la mayoría de los estudios, incluso si la señal se originara en la estrella más cercana.". Citando de Tarter (2001):"Con los niveles actuales de sensibilidad, las búsquedas de microondas específicas podrían detectar la potencia equivalente de potentes transmisores de TV a una distancia de 1 año luz (dentro de la cual no hay otras estrellas) ... ". El equívoco en estas declaraciones se debe al hecho de que hacer emitir señales de haz más fuertes en ciertas direcciones bien definidas, por ejemplo, para realizar metrología en el sistema solar utilizando un radar. Se ha calculado que estas señales son observables durante mil años luz o más. Pero estas señales son breves, transmitidas en un ángulo extremadamente estrecho y es poco probable que se repitan. Tendría que tener mucha suerte de estar observando en la dirección correcta en el momento adecuado si estuviera realizando búsquedas específicas.

De ahí mi afirmación de que con los métodos y telescopios actuales no hay muchas posibilidades de éxito. Pero, por supuesto, la tecnología avanza y en los próximos 10 a 20 años puede haber mejores oportunidades.

El primer paso en una búsqueda dirigida sería encontrar planetas como la Tierra. La primera gran oportunidad será con la nave espacial TESS, que se lanzará en 2017, capaz de detectar planetas del tamaño de la Tierra alrededor de las 500.000 estrellas más brillantes. Sin embargo, su misión de 2 años limitaría la capacidad de detectar un análogo de la Tierra. La mejor apuesta para encontrar otras Tierras vendrá más tarde (quizás en 2024) con el lanzamiento de Platón, una misión de seis años que nuevamente estudia las estrellas más brillantes. Sin embargo, entonces se requiere un gran salto hacia adelante para realizar estudios de las atmósferas de estos planetas. La formación de imágenes y la espectroscopía directas probablemente requerirían interferómetros de anulación espaciales; Las observaciones indirectas de los efectos de fase y la espectroscopía de transmisión a través de una atmósfera de exoplanetas no requieren una gran resolución angular, solo una precisión masiva y un área de recolección. La espectroscopia de algo del tamaño de la Tierra alrededor de una estrella normal probablemente requerirá una mayor sucesor al Telescopio Espacial James Webb (JWST - lanzamiento 2018), o incluso más área de recolección que la que proporcionará el E-ELT en la próxima década. Por ejemplo, Snellen (2013) argumenta que se necesitarían 80-400 tránsitos de tiempo de exposición (¡es decir, 80-400 años!) Para detectar la señal del biomarcador de un análogo de la Tierra con el E-ELT.

Se ha sugerido que los nuevos proyectos y tecnología de radiotelescopios, como el Square Kilometer Array, pueden ser capaces de detectar por casualidad el "parloteo" de radio a distancias de 50 pc ($ sim 150 $ años luz) - ver Loeb y Zaldarriaga (2007). Esta matriz, que comenzará a funcionar completamente en algún momento después de 2025, también podría monitorear una multitud de direcciones a la vez para detectar señales transmitidas. Tarter et al. (2009).