¿Es posible conocer la presión atmosférica de planetas distantes lejos de nuestro sistema solar?

Depende. Principalmente depende de la cantidad de información que tenga. Debes conocer la masa y el tamaño del planeta para poder calcular la fuerza gravitacional en función de la altitud. Tienes que saber dónde está la superficie (más sobre esto en un momento). Y debe conocer la composición atmosférica y el perfil de temperatura. Si tiene toda esta información, puede calcular la presión de la superficie.

Medir todos estos parámetros es muy difícil hoy. Puede medir directamente el tamaño si el exoplaneta eclipsa a la estrella; esto es lo que hace Kepler. Si hay otros planetas, y también están eclipsando, puedes medir sus masas observando cómo afectan las órbitas de los demás. De nuevo, Kepler ha hecho esto en un puñado de casos. Para tener una idea de la composición atmosférica, necesita un buen espectro, preferiblemente en el infrarrojo, ya que allí es donde la mayoría de los componentes atmosféricos tienen sus líneas espectrales. Realmente no podemos hacer esto hoy, pero esperamos que el telescopio James Webb pueda hacerlo. Obtener el perfil de temperatura es aún más difícil. En el pasado, se ha hecho observando ocultaciones estelares, es decir, observando una estrella distante que es eclipsada por un planeta en nuestro sistema solar. No creo que eso sea práctico para los exoplanetas por algún tiempo. Sin embargo, podemos inferir perfiles de temperatura y presión a partir de espectros, si tienen una resolución suficientemente alta, además del uso de modelos sofisticados de transferencia radiativa (de hecho, así es como ciertos satélites meteorológicos realizan estas mediciones en la Tierra). De nuevo, no es posible ahora, y tal vez no por bastante tiempo.

Por último, ¿dónde está la superficie? Para los gigantes gaseosos como Júpiter, no hay superficie, ciertamente no en ningún lugar al que podamos llegar, y tal vez no haya una interfaz nítida en todo el camino hasta el núcleo. En cambio, para los gigantes gaseosos, tenemos que definir algún nivel de referencia, digamos xxxx km desde el núcleo.

Para los planetas con una interfaz aguda de gas a sólido (o de gas a líquido) que podemos llamar superficie, de alguna manera necesitamos detectar esa interfaz y medir su posición. La atmósfera tiene que ser lo suficientemente delgada como para ver la superficie a alguna longitud de onda. Luego, creo que el mejor método sería medir la temperatura de la superficie (ajustando el brillo en algunas longitudes de onda diferentes a una curva de cuerpo negro) y luego calcular cuánta área de superficie se requiere para emitir el brillo total observado (suponiendo nuevamente que la superficie es un cuerpo negro )

Una última cosa. Comencé diciendo que Kepler mide el tamaño del planeta. Entonces, ¿por qué no es tan bueno? Si el planeta tiene muy poca atmósfera, como Marte, entonces Kepler está viendo la superficie, y eso es lo suficientemente bueno. Pero si el planeta tiene una atmósfera densa y opaca, como Venus, Kepler mide el radio correspondiente a la cima de las nubes, no a la superficie. En este caso, necesita encontrar una longitud de onda a la que la atmósfera sea transparente (como las frecuencias de radio, en el caso de Venus), y realizar mediciones allí.

Entonces … depende.

De inmediato, señalaré que la presión atmosférica para Júpiter varía drásticamente con la distancia desde el núcleo. El nivel de atmósfera 2.5 sería muy alto en la atmósfera joviana. Cuando la sonda de entrada atmosférica Galileo dejó de transmitir, la presión ambiental era de aproximadamente 23 atmósferas.

Como otros han señalado aquí, hacemos estimaciones inteligentes basadas en modelos teóricos y cualquier observación que podamos hacer. Por ejemplo, podemos obtener buenas estimaciones de masa y, en muchos casos, estimaciones razonables de tamaño y temperatura.

Para los planetas de nuestro sistema solar, otro método que podemos usar para obtener datos sobre la atmósfera exterior es observar las ocultaciones de las estrellas. Medimos la intensidad y la naturaleza de la luz estelar recibida a medida que comienza y termina una ocultación. Estoy seguro de que hay otras técnicas: soy un aficionado interesado y los especialistas bien entrenados tienen muchas herramientas en sus kits de las que no sabría nada.

Podemos predecir lo que creemos que la presión podría ser teóricamente, en base a nuestra comprensión de las leyes físicas, pero realmente no hay forma de medir la presión de forma remota. Para obtener una lectura real, tienes que ir allí.

Sin embargo, en algunos casos puede establecer límites mediante observación remota. La temperatura se puede medir de forma remota (en algunas situaciones), y si conoce el material involucrado, su temperatura y si es sólido, líquido o gaseoso, a veces puede poner límites a la presión. Pero eso no le dirá la presión real, solo que es más que algún valor o menos que otro valor.

Inferir, si. ¿Saber? No sin enviar sondas

Si conocemos el volumen y la masa de un planeta, y la composición de su atmósfera, es posible trabajar mucho sobre su composición.

Tampoco hay ninguna razón por la cual una vida similar a la vida en la Tierra no exista a presiones muy diferentes. Esto se aplica a la vida en aguas profundas, y también a la vida en tierra a gran altura. Ver peces de aguas profundas, por ejemplo.

No sabremos si un exoplaneta en particular tiene una atmósfera y su composición hasta que podamos obtener espectros infrarrojos utilizando el telescopio JamesWebb que se lanzará en 2018.