Laboratorio de espectroscopía infrarroja
Cada molécula absorbe luz infrarroja en longitudes de onda concretas. Activa varios gases y superpón sus picos para ver cómo se distinguen y dónde se confunden. Es la técnica con la que se analizan las atmósferas de los exoplanetas.
Pruébalo
Cómo usar el simulador
Cada molécula absorbe luz infrarroja en longitudes de onda concretas, según cómo vibran sus enlaces. Ese patrón de picos funciona como una huella dactilar: si analizas la luz que atraviesa una atmósfera, puedes saber qué gases contiene sin tocarla. Así se estudian hoy las atmósferas de otros planetas, por ejemplo con el telescopio James Webb.
Controles
- Botones de gases: CO₂, H₂O, CH₄, NH₃ y O₂. Puedes activar varios a la vez para superponer sus picos sobre el mismo eje.
Qué probar
- Activa solo el CO₂ y localiza sus picos. Los de 4,26 y 15 μm son sus bandas reales más intensas; la novela añade el de 18,31 μm como señal que siguen los astrófagos.
- Añade H₂O y CH₄ y busca solapamientos. Cuando dos gases absorben en el mismo sitio, distinguirlos requiere más resolución.
- Compara el amoníaco con el agua: ambos tienen picos cerca de 3 μm porque los dos tienen enlaces de hidrógeno con un átomo ligero (N–H y O–H).
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Las huellas dactilares de las moléculas
Los enlaces entre átomos vibran como muelles: se estiran, se doblan y se retuercen a frecuencias que dependen de la masa de los átomos y de la fuerza del enlace. Cuando llega luz infrarroja con justo esa frecuencia, la molécula la absorbe y vibra con más fuerza.
El resultado es un patrón de picos de absorción propio de cada molécula. El CO₂ absorbe con fuerza en torno a 4,26 y 15 micras; el agua, cerca de 2,7 y 6,3; el metano, en 3,3 y 7,7. Si haces pasar luz por un gas desconocido y miras qué falta, sabes qué contiene.
Atmósferas de otros mundos
Cuando un exoplaneta pasa por delante de su estrella, una pequeña parte de la luz atraviesa su atmósfera. Comparando el espectro de la estrella con y sin el planeta delante se ven las líneas de absorción de sus gases. En 2022 el telescopio James Webb detectó así, de forma inequívoca, dióxido de carbono en la atmósfera del planeta WASP-39b.
Los astrobiólogos buscan combinaciones de gases difíciles de explicar sin vida, como oxígeno junto a metano, que reaccionan entre sí y no deberían durar mucho juntos si algo no los repone.
Ejemplo resuelto
Ejemplo: distinguir agua de amoníaco
- Activa solo el agua (H₂O): verás un pico fuerte cerca de 2,7–3 micras, por la vibración del enlace O–H.
- Añade el amoníaco (NH₃): también absorbe cerca de 3 micras, por el enlace N–H. Con poca resolución, los dos picos se confunden.
- Busca ahora un pico que solo tenga uno de ellos: el amoníaco absorbe en torno a 10,5 micras, donde el agua apenas lo hace. Ese pico permite separarlos.
- La regla general: cuantos más picos independientes compares, más segura es la identificación.
En Proyecto Hail Mary
En la novela, los científicos estudian en qué longitudes de onda reacciona un microorganismo ficticio y relacionan esas líneas con las de un gas concreto. La espectroscopía es la herramienta que lo hace posible.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre espectro de absorción y de emisión?
En el de absorción ves líneas oscuras: la luz que un gas frío ha quitado a una fuente de fondo. En el de emisión ves líneas brillantes: la luz que emite un gas caliente. Para un mismo gas, las líneas están en el mismo sitio.
¿Por qué el O₂ y el N₂ apenas absorben infrarrojo?
Porque son moléculas de dos átomos iguales: al vibrar no cambia su distribución de carga, y sin ese cambio no interactúan con el infrarrojo. Por eso no son gases de efecto invernadero.
¿Se usa la espectroscopía en la Tierra?
Constantemente: en alcoholímetros, en análisis de alimentos y fármacos, en sensores de CO₂ y en el control de la contaminación.
Otras herramientas de luz, calor y clima
- Espectro electromagnético interactivo
- Enfriamiento por radiación en el vacío
- Simulador de luminosidad solar
- Simulador de enfriamiento global
- Comparador de potencial de calentamiento global