El reflejo de la luz del Sol sobre los océanos de la Tierra (Glint, en inglés), puede ocurrir también en los exoplanetas, poniendo de manifiesto la presencia de océanos. Es decir, podría ser un método sencillo para identificar océanos en los exoplanetas. La idea fue ya sugerida por Carl Sagan en los años 90.
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| El reflejo del Sol en los mares supone una aumento de la luminosidad del planeta. En un exoplaneta es una evidencia de mares en la superficie. (Fuente: NASA) |
Un objetivo importante en el estudio de planetas extrasolares es la detección de un mundo "habitable", entendido como un planeta capaz de mantener océanos de agua líquida en su superficie. Un indicador directo de agua en la superficie es la reflexión especular de la luz, como en un espejo. Los líquidos se distinguen de otras superficies reflectantes por su contraste entre débil reflectancia especular en la mayoría de los ángulos de incidencia y el fuerte reflejo al incidir la luz en determinados ángulos.
Como sabéis, Stephan et al. (2010) utilizaron la reflectividad de los líquidos al observar Titán en determinados ángulos de iluminación. De esta forma, el reflejo del Sol sobre el mítico Mar del Kraken proporcionó una evidencia de lagos en la superficie de Titán.
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| El creciente de Titán muestra el reflejo del Sol sobre el misterioso Mar del Kraken. (Fuente: NASA/Stephan 2010). |
Cuando el exoplaneta se acerca a la fase creciente el brillo del océano aumenta en relación con la fracción de disco iluminado y la reflectividad. Sin embargo, no faltan las dificultades. La dispersión de la luz por las nubes puede producir también reflejos y el reflejo de la luz sobre el mar puede obscurecerse por la dispersión de Rayleigh y la absorción atmosférica.
Por supuesto este efecto se ha observado también en la Tierra. Williams y Gaidos (2008), construyeron un modelo para predecir este fenómeno en la Tierra a lo largo de una órbita. Su modelo mostró que aumentaba la reflectividad de la Tierra en la fase creciente. No obstante, encontraron dificultades al incluir varios efectos, como la dispersión de Rayleigh y el hecho de que las nubes no reflejan la luz en todas direcciones, sino que las gotas de líquido y cristales de hielo preferentemente dispersan la luz en la dirección de la luz incidente, imitando el reflejo del mar.
Tyler Robinson y Victoria Meadows mostraron en 2010 un modelo que solucionaba estos defectos y mostraron que aumentaba el brillo de la Tierra en un 100% durante la fases crecientes como consecuencia del reflejo. Este efecto era más fuerte en las longitudes de onda que no se ven afectadas por la dispersión de Rayleigh y la absorción atmosférica, por ejemplo en el infrarrojo cercano. Se llegó a comentar que el JWST, el nuevo telescopio espacial podría ser suficiente, siempre y cuando utilizara un ocultador externo, es decir, un starshade que mejorase el contraste.
"Un planeta con reflejos parece diferente de otro que no los tiene y eso detectable con la tecnología actual" aseguraba Tyler Robinson.
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| El reflejo del Sol sobre los Grandes Lagos. (Fuente: NASA). |
Sin embargo, en 2012 Cowan y Abot utilizaron modelos climáticos globales para identificar falsos positivos en las curvas de luz. Utilizando un modelo que no tenía en cuenta el efecto de los reflejos en los mares obtuvieron variaciones similares. Podía ser consecuencia del aumento de la reflectividad con la latitud, como consecuencia de que en la cercanía de los polos puede haber más hielo, pero durante el creciente hay más luz reflejándose en las latitudes altas y, por consiguiente, habría un aumento del brillo. Aunque un análisis espectroscópico podría diferenciar ambas situaciones.
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| Esquema del reflejo sobre Titán. La sonda estaba a 146 grados del Sol. (Fuente: Stephan 2010). |
Pero hablemos de Proxima b.
¿Podría con esta técnica detectarse océanos si los hubiera en Proxima b?
Sigamos a Victoria Meadows et al. 2016:
Lo primero es que el planeta para mostrar el reflejo en los océanos debería tener algo parecido a una fase creciente. Debería estar "de canto" o, como mucho 30 grados para arriba o abajo. Si el contraste habitual está cerca de 1e-7, el momento del creciente debería tener un orden peor, en torno a 1e-8 y la diferencia en luminosidad debida al reflejo sería (Robinson 2010) un incremento del 100%. 1e-8 está muy lejos de las posibilidadesdel JWST que andan por 1e-5. Pero aunque se mejorase el contraste del instrumento, quizá con un starshade, el problema siempre sería la separación angular que en el momento del reflejo apenas será de 20 mas.
Habrá por tanto que esperar a telescopios con mucha mayor apertura.
2008. Williams y Gaidos estudian las posibilidades de detectar el reflejo.
2010. Robinson y Meadows estudia las posibilidades de detectar el reflejo.
2012. Cowan y Abot nos muestran que pueden producirse falsos positivos.
2015. Robinson testea sus modelos con datos observados de reflejos de la Tierra.
2016. Victoria Meadows nos explica las reducidas posibilidades de detectar el destello en Proxima b.
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