El brillo de los océanos alienígenas

Hace unos días no se hablaba de otra cosa: el futuro telescopio espacial James Webb será capaz de ver el brillo de la luz estelar reflejada en los océanos de las exotierras. Efectivamente, un equipo de investigadores liderado por Tyler Robinson (Universidad de Washington, Seattle) ha demostrado que el brillo de los océanos (glint effect) cuando el planeta está en fase creciente o menguante puede ser captado por la próxima generación de telescopios espaciales. Dentro de unos años seremos capaces de detectar océanos alienígenas. Impresionante. O quizás no tanto, si tenemos en cuenta que la mayoría de artículos se olvidaban de mencionar un pequeño detalle que aparecía en el paper original:

We show that this phenomenon may be observable using the James Webb Space Telescope (JWST) paired with an external occulter. [...] The glint effect may be detectable using JWST/NIRCam paired with an external occulter.

Ah, esto ya es otra cosa. Tyler Robinson y sus colaboradores han demostrado que el James Webb (JWST) podría desvelar océanos alienígenas siempre y cuando se use un ocultador externo o, lo que es lo mismo, una nave espacial separada con una pantalla de más de 50 metros de diámetro. Este artilugio -también denominado starshade- se ha propuesto en repetidas ocasiones para aumentar las capacidades del JWST. No obstante, como ya vimos en otra entrada, no se trata de un dispositivo simple o barato. Es decir, nada garantiza que se vaya a aprobar y mucho menos a lanzar, ergo podemos decir adiós a los océanos alienígenas vistos por el JWST. ¿O no?

Con James Webb o sin él, el glint effect es una poderosísima técnica que más tarde o temprano será utilizada para detectar algún mar exoplanetario. El principio es bien simple: cuando un mundo con cuerpos líquidos en su superficie se encuentra en fase creciente o menguante, la luz reflejada por la superficie especular de los océanos aumenta desde el punto de vista de un observador lejano. Por ejemplo, este efecto ha servido para confirmar la presencia de mares y lagos de metano en el polo norte de Titán.


El brillo del Kraken Mare en Titán (JPL/NASA).

Curiosamente, hasta hace muy poco no se sabía cómo sería el brillo (glint spot) producido por un océano exoplanetario. Los modelos de la variación de la reflectividad (albedo) de la Tierra presentan tremendas variaciones según la composición y densidad atmosféricas, la composición y distribución de la capa nubosa, la altura de las olas o la cantidad de hielo y nieve en las regiones polares. Según los cálculos del equipo de Robinson, el brillo de los océanos de una exotierra podría aumentar hasta en un 50% el brillo total del planeta cuando éste se encuentra en fase creciente. Pero, y ahí está lo interesante, si observamos con un filtro en las longitudes de onda infrarrojas de 1,0-1,1 μm, el incremento de brillo puede ser de...¡hasta el 100%! Por contra, si observamos en la banda azul o violeta del espectro visible (0,3-0,4 μm), la dispersión de Rayleigh -el mecanismo causante de los cielos azules en nuestro planeta- disminuye el exceso del brillo de los océanos hasta dejarlo en un insignificante 10%.

Es decir, si queremos ver océanos en otros sistemas estelares deberemos utilizar potentes telescopios que trabajen en el infrarrojo. ¿Logrará nuestra generación descubrir el brillo de los mares iluminados por otras estrellas?


Diferencia entre el modelo de reflectividad terrestre que tiene en cuenta el brillo de los océanos (izquierda) y otro que no lo tiene (Robinson et al.).


Variación del brillo de una exotierra durante un año según la fase que presente y de acuerdo con dos modelos: uno con brillo de océanos (líneas negras) y otro sin ellos (líneas grises).


Variación en brillo de una exotierra según la fase para los dos modelos: uno con brillo y otro sin él (Robinson et al.).


El brillo de los océanos terrestres con la Tierra en fase creciente visto por varias misiones espaciales.

Más información:

• Detecting Oceans on Extrasolar Planets Using the Glint Effect, Tyler D. Robinson et al. (ApJ Letters. ArXiV, 23 de agosto de 2010).