Desde plantas de interior y jardines hasta campos y bosques, el verde es el color que más asociamos con la vida en la superficie de la Tierra, donde las condiciones favorecieron la evolución de organismos que realizan la fotosíntesis productora de oxígeno utilizando el pigmento verde clorofila a.
Pero un planeta similar a la Tierra que orbita otra estrella podría verse muy diferente, potencialmente cubierto por bacterias que reciben poca o ninguna luz u oxígeno visible, como en algunos entornos de la Tierra, y en su lugar utilizan radiación infrarroja invisible para impulsar la fotosíntesis.
En lugar de verde, muchas de estas bacterias en la Tierra contienen pigmentos púrpuras, y los mundos púrpuras en los que son dominantes producirían una «huella luminosa» distintiva detectable por los telescopios terrestres y espaciales de próxima generación, informan los científicos de Cornell en una nueva investigación.
«Las bacterias moradas pueden prosperar en una amplia gama de condiciones, lo que las convierte en uno de los principales contendientes para la vida que podría dominar una variedad de mundos», dijo Lígia Fonseca Coelho, asociada postdoctoral en el Instituto Carl Sagan (CSI) y primera autora de «El púrpura es el nuevo verde: biopigmentos y espectros de mundos púrpuras similares a la Tierra», publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Necesitamos crear una base de datos de signos de vida para asegurarnos de que nuestros telescopios no pierdan vida si no se parece exactamente a lo que encontramos a nuestro alrededor todos los días», añadió la coautora Lisa Kaltenegger, directora del CSI y profesora asociada. de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias.
Los astrónomos han confirmado más de 5.500 exoplanetas hasta la fecha, incluidos más de 30 planetas potencialmente similares a la Tierra. Los observatorios planificados, como el Extremely Large Telescope y el Habitable Worlds Observatory, explorarán la composición química de estos mundos en las zonas habitables de sus estrellas, donde las condiciones son propicias para la existencia de agua líquida en la superficie, y analizarán su composición.
Utilizando la vida en la Tierra como guía, el equipo multidisciplinario de científicos de CSI, que también incluye a William Philpot, profesor emérito de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental de Cornell Engineering, y Stephen Zinder, profesor emérito de microbiología en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, están catalogando los colores y las firmas químicas que una amplia gama de organismos y minerales presentarían en la luz reflejada de un exoplaneta.
Coelho recolectó y cultivó muestras de más de 20 bacterias púrpuras azufradas y no azufradas que pueden encontrarse en una variedad de ambientes, desde aguas poco profundas, costas y pantanos hasta respiraderos hidrotermales de aguas profundas.
Zinder y Coelho recogieron algunas muestras de un estanque en el campus de Cornell, mientras que Coelho recuperó otras de las aguas de Cape Cod durante el curso de verano de Diversidad Microbiana de 2023 en el Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole y de cultivos de laboratorio mantenidos por colaboradores de la Universidad de Departamento de Biología Vegetal y Microbiana de Minnesota, la profesora asociada Trinity Hamilton y el estudiante de doctorado Taylor Price.
Lo que se conoce colectivamente como bacterias púrpuras en realidad tienen una gama de colores, que incluyen amarillo, naranja, marrón y rojo, debido a pigmentos relacionados con los que hacen que los tomates sean rojos y las zanahorias naranjas. Prosperan con luz roja o infrarroja de baja energía utilizando sistemas de fotosíntesis más simples que utilizan formas de clorofila que absorben los infrarrojos y no producen oxígeno.
Es probable que hayan prevalecido en la Tierra primitiva antes del advenimiento de la fotosíntesis de tipo vegetal, dijeron los investigadores, y podrían ser particularmente adecuados para planetas que orbitan estrellas enanas rojas más frías, el tipo más común en nuestra galaxia.
«Aquí ya prosperan en ciertos nichos», dijo Coelho. «Imagínese si no estuvieran compitiendo con plantas verdes, algas y bacterias: un sol rojo podría brindarles las condiciones más favorables para la fotosíntesis».
Después de medir los biopigmentos de la bacteria púrpura y las huellas dactilares de luz, los investigadores crearon modelos de planetas similares a la Tierra con diferentes condiciones y cobertura de nubes. En una variedad de entornos simulados, dijo Coelho, las bacterias púrpuras tanto húmedas como secas produjeron firmas biológicas de colores intensos.
«Si las bacterias violetas prosperan en la superficie de una Tierra congelada, un mundo oceánico, una Tierra bola de nieve o una Tierra moderna que orbita una estrella más fría», dijo Coelho, «ahora tenemos las herramientas para buscarlas».
La detección de un «punto violeta pálido» en otro sistema solar desencadenaría observaciones intensivas del planeta para intentar descartar otras fuentes de color, como minerales coloridos, que el CSI también está catalogando.
Kaltenegger, autor del próximo libro, «Tierras alienígenas: la nueva ciencia de la caza de planetas en el Cosmos», dijo que detectar vida es tan difícil con la tecnología actual que si incluso se encontraran organismos unicelulares en un lugar, sugeriría que la vida debe estar muy extendido en el cosmos. Eso revolucionaría nuestra forma de pensar sobre la antigua pregunta: ¿estamos solos en el universo?
«Simplemente estamos abriendo los ojos a estos mundos fascinantes que nos rodean», afirmó Kaltenegger. «Las bacterias violetas pueden sobrevivir y prosperar en tal variedad de condiciones que es fácil imaginar que en muchos mundos diferentes, el violeta puede ser simplemente el nuevo verde».
Con información de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024)
