Atmósferas de exoplanetas: qué puede medir realmente el telescopio James Webb

Cuando un titular afirma que el telescopio James Webb “analizó la atmósfera” de un planeta situado a decenas o cientos de años luz, no significa que haya tomado una muestra ni una fotografía detallada de sus nubes. El telescopio registra luz. Después, los equipos científicos comparan cómo cambia esa luz con la longitud de onda, el momento de la órbita y los modelos físicos disponibles.

Este procedimiento ya ha revelado dióxido de carbono, vapor de agua, metano y dióxido de azufre en distintos mundos. También ha permitido medir temperaturas y descartar algunas clases de atmósferas. El alcance de cada conclusión depende del tamaño del planeta, su temperatura, su estrella, la cantidad de observaciones y la calidad de la señal.

Una atmósfera deja huellas en la luz

Cada átomo y molécula absorbe o emite energía en grupos característicos de longitudes de onda. Un espectrógrafo separa la luz en un espectro. Las variaciones que aparecen en ese espectro pueden compararse con mediciones de laboratorio y modelos para identificar qué sustancias son compatibles con los datos.

Uno de los métodos principales es la espectroscopía de transmisión. Cuando un planeta pasa por delante de su estrella, bloquea una pequeña parte de su luz. Una fracción adicional atraviesa el borde de la atmósfera antes de llegar al telescopio. Si un gas absorbe una longitud de onda concreta, el planeta parece ligeramente más grande en esa parte del espectro.

La diferencia puede ser minúscula. Los investigadores restan la luz observada fuera del tránsito de la registrada durante el tránsito, corrigen el comportamiento del instrumento y consideran la actividad de la estrella. El resultado es una curva con barras de incertidumbre. No es una lista automática de ingredientes.

Webb también observa eclipses secundarios. Primero mide la luz combinada de la estrella y el planeta; después registra la estrella cuando el planeta pasa por detrás. La diferencia permite estimar la radiación emitida o reflejada por el mundo. Las curvas de fase siguen los cambios de brillo durante una órbita y ayudan a estudiar cómo se distribuye el calor entre el lado diurno y el nocturno.

Qué información puede recuperar

Los instrumentos NIRSpec, NIRISS y NIRCam trabajan principalmente en el infrarrojo cercano. MIRI extiende las observaciones al infrarrojo medio. Juntos pueden cubrir bandas en las que dejan señales moléculas como agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano y dióxido de azufre.

Un espectro suficientemente preciso permite estimar qué composición y abundancias son compatibles con los datos. También puede aportar información sobre la temperatura, la presión, la presencia de nubes o brumas y la circulación del calor. Las moléculas creadas por la acción de la luz estelar pueden revelar procesos fotoquímicos.

Estas propiedades se obtienen mediante una recuperación atmosférica. El equipo genera muchas atmósferas posibles, calcula el espectro que produciría cada una y determina cuáles explican mejor las mediciones. La conclusión suele expresarse como un intervalo de valores y una comparación entre modelos. Dos combinaciones diferentes de temperatura, nubes y gases pueden producir señales parecidas, por lo que ampliar el conjunto de modelos puede cambiar la interpretación.

Los planetas grandes y calientes son más fáciles

Una atmósfera extensa bloquea más luz durante un tránsito. Por eso, los gigantes gaseosos calientes que orbitan cerca de estrellas brillantes ofrecen algunas de las señales más claras. Los planetas pequeños y templados producen variaciones mucho menores. Las nubes pueden ocultar parte de su atmósfera y las manchas o regiones activas de la estrella pueden imitar una señal planetaria.

WASP-39 b muestra lo que Webb puede conseguir cuando la señal es favorable. Es un gigante gaseoso caliente y de baja densidad. NIRSpec detectó una característica clara de dióxido de carbono en su espectro de transmisión. Observaciones posteriores también identificaron dióxido de azufre, una molécula producida por reacciones fotoquímicas. El hallazgo permitió estudiar procesos químicos y no solo elaborar un inventario de gases.

Este caso no implica que Webb pueda repetir la misma precisión en un planeta parecido a la Tierra. El tamaño de la atmósfera, la temperatura y la relación entre el planeta y su estrella cambian la dificultad por varios órdenes de magnitud.

Qué puede aprenderse de mundos rocosos

En TRAPPIST-1 b, un planeta aproximadamente del tamaño de la Tierra, MIRI midió la emisión térmica durante eclipses secundarios. La temperatura del lado iluminado resultó compatible con un mundo sin una atmósfera sustancial que redistribuya el calor. La medición descarta ciertos escenarios, pero no demuestra que todos los planetas rocosos alrededor de estrellas pequeñas carezcan de atmósfera.

En 55 Cancri e, una supertierra tan cercana a su estrella que su superficie alcanza temperaturas extremas, las observaciones de NIRCam y MIRI entre 4 y 12 micrómetros no coincidieron con un planeta cubierto únicamente por roca fundida y vapor de roca. Los datos favorecen la presencia de una atmósfera rica en volátiles, posiblemente con dióxido o monóxido de carbono. La palabra “posiblemente” es esencial porque siguen existiendo combinaciones atmosféricas capaces de explicar el espectro.

Estos resultados muestran dos usos distintos. Webb puede encontrar señales compatibles con una atmósfera y también puede excluir atmósferas gruesas que deberían haber producido una firma ausente. Una no detección bien medida puede ser científicamente valiosa.

Una posible bioseñal no es una prueba de vida

K2-18 b se ha convertido en el ejemplo más conocido de esta diferencia. Es un planeta con un radio unas 2,6 veces mayor que el de la Tierra y no es un gemelo terrestre. En 2023, un equipo informó metano y dióxido de carbono en su atmósfera, además de una señal tentativa de sulfuro de dimetilo. En la Tierra, esta molécula se asocia principalmente con actividad biológica.

Observaciones y análisis posteriores han producido conclusiones diferentes. Un estudio informó evidencia estadística de sulfuro de dimetilo o disulfuro de dimetilo en datos de MIRI. Otras revisiones encontraron que moléculas alternativas, decisiones de calibración o modelos más amplios podían explicar las mismas zonas del espectro. Una revaluación conjunta confirmó metano con mayor confianza, pero no obtuvo detecciones fiables de dióxido de carbono ni de los compuestos de azufre.

El desacuerdo no es un fallo del método científico. Muestra lo que ocurre cerca del límite de sensibilidad: distintos equipos procesan los datos, prueban modelos alternativos y buscan si el resultado sobrevive. Hasta el 7 de septiembre de 2026, Webb no ha confirmado vida fuera de la Tierra.

Qué haría falta para sostener una conclusión extraordinaria

Una posible bioseñal debe superar varias comprobaciones antes de relacionarse con vida:

1. La característica espectral debe repetirse en varios tránsitos y, cuando sea posible, aparecer en más de una banda o instrumento.
2. Equipos independientes deben recuperar la señal con métodos diferentes y obtener resultados compatibles.
3. Deben descartarse efectos del detector, errores de calibración y contaminación causada por la estrella.
4. La molécula debe encajar en una atmósfera físicamente coherente con la temperatura, la presión y los demás gases observados.
5. Deben evaluarse fuentes no biológicas, como reacciones fotoquímicas, volcanismo, impactos o interacción entre la atmósfera y el océano o la superficie.
6. La interpretación debe apoyarse en varias líneas de evidencia. Una combinación química difícil de mantener sin una fuente activa sería más convincente que una molécula aislada.

Incluso en condiciones favorables, la NASA estima que caracterizar la atmósfera de un mundo pequeño y templado puede requerir decenas de tránsitos y entre decenas y cientos de horas de observación. Las nubes, las brumas y la actividad estelar pueden elevar mucho esa cifra o impedir una conclusión.

Lo que Webb puede afirmar con rigor

James Webb puede medir diferencias extremadamente pequeñas en la luz de un sistema planetario. A partir de ellas, puede comparar modelos de composición, estimar temperaturas, estudiar nubes y observar cómo cambia un planeta durante su órbita. En los mejores casos, identifica moléculas concretas y procesos químicos.

No puede observar continentes, océanos, plantas o seres vivos en esos mundos. Tampoco puede convertir una señal débil en una identificación segura sin comprobar alternativas. Los espectros no ofrecen certezas aisladas; acumulan evidencia.

Su aporte más importante consiste en transformar preguntas generales en pruebas medibles. Podemos preguntar si una atmósfera existe, qué gases son compatibles con ella, cuánto calor circula y qué explicación sobrevive a nuevas observaciones. Encontrar vida exigiría una cadena de resultados reproducibles. Webb está construyendo las primeras partes de esa cadena.

Fuentes principales

1. NASA. Spectroscopy 101: Introduction. https://science.nasa.gov/mission/webb/science-overview/science-explainers/spectroscopy-101-introduction/
2. ESA. Webb’s instruments. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_s_instruments
3. NASA. NASA’s Webb Detects Carbon Dioxide in Exoplanet Atmosphere. https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-detects-carbon-dioxide-in-exoplanet-atmosphere/
4. Tsai, S. M. et al. (2023). Photochemically produced SO2 in the atmosphere of WASP-39b. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-023-05902-2
5. Greene, T. P. et al. (2023). Thermal emission from the Earth-sized exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-023-05951-7
6. Hu, R. et al. (2024). A secondary atmosphere on the rocky exoplanet 55 Cancri e. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x
7. NASA. Webb Discovers Methane, Carbon Dioxide in Atmosphere of K2-18 b. https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-discovers-methane-carbon-dioxide-in-atmosphere-of-k2-18-b/
8. Taylor, J. et al. (2025). Challenges in the detection of gases in exoplanet atmospheres. Nature Astronomy. https://doi.org/10.1038/s41550-025-02730-4
9. NASA. Reconnaissance of Potentially Habitable Worlds with NASA’s Webb. https://science.nasa.gov/blogs/webb/2024/06/05/reconnaissance-of-potentially-habitable-worlds-with-nasas-webb/
10. A Comprehensive Reanalysis of K2-18 b’s JWST NIRISS and NIRSpec Transmission Spectrum. The Astronomical Journal (2025). https://doi.org/10.3847/1538-3881/ae019a
11. Madhusudhan, N. et al. (2025). New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI. The Astrophysical Journal Letters. https://doi.org/10.3847/2041-8213/adc1c8
12. Stevenson, K. B. et al. (2025). K2-18b Does Not Meet the Standards of Evidence for Life. The Astronomical Journal. https://doi.org/10.3847/1538-3881/ae0338

Nota visual: las imágenes creadas para este artículo serán ilustraciones científicas. Los colores de los espectros y las atmósferas ayudarán a explicar datos y modelos; no representarán una vista directa obtenida por James Webb.