El estudio de los exoplanetas, mundos que orbitan estrellas distintas a nuestro sol, está siendo transformado actualmente por el nuevo Telescopio Espacial James Webb (JWST). En breve obtendremos nuestra primera visión de las condiciones en mundos rocosos, potencialmente similares a la Tierra, más allá de nuestro sistema solar. Uno de estos mundos distantes podría albergar vida. Pero, ¿podríamos detectarlo?
Es posible que podamos detectar signos de vida en la composición de la atmósfera del planeta. Podemos usar una técnica llamada espectroscopia de transmisión, que divide la luz por su longitud de onda, para buscar rastros de diferentes gases en la luz de las estrellas a medida que atraviesa la atmósfera de un planeta.
Algunos gases que absorben la luz de las estrellas podrían indicar la presencia de vida en el planeta. Llamamos a estas firmas biológicas.
- Oxígeno y ozono
El oxígeno es probablemente la firma biológica más obvia. Las plantas lo hacen, lo respiramos y el registro de rocas muestra que los niveles en la atmósfera de la Tierra cambiaron drásticamente a medida que evolucionó la vida. El oxígeno que respiramos es O2, dos átomos de oxígeno pegados. Pero también se pudo observar otra configuración de oxígeno, O3 u ozono, con JWST.
Entonces, si detectáramos uno o ambos de estos gases, ¿estaría hecho el trabajo? Lamentablemente no. Otro escenario que podría producir grandes cantidades de oxígeno atmosférico es un planeta que sufre un “efecto invernadero descontrolado”. Una vez que un planeta está lo suficientemente caliente como para que su océano de agua se evapore, el vapor de agua resultante en la atmósfera contribuye al efecto invernadero, sobrecalentando el planeta a niveles que no son compatibles con la vida, en un ciclo de retroalimentación.
Eventualmente, el planeta se calienta lo suficiente como para que las moléculas de agua se descompongan en hidrógeno y oxígeno. Las moléculas de hidrógeno son ligeras y pueden moverse lo suficientemente rápido como para escapar fácilmente de la gravedad del planeta, mientras que el oxígeno más lento tiende a quedarse, listo para ser detectado y engañar a los astrónomos desprevenidos.
- Fosfina y amoníaco
El enfoque actual de la búsqueda de vida podría estar principalmente en los exoplanetas, pero también ha habido desarrollos recientes más cerca de casa. La fosfina, un gas que se produce naturalmente en atmósferas dominadas por hidrógeno como las de los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, se detectó recientemente en la atmósfera de Venus. Curiosamente, la fosfina se considera una firma biológica potencial.
En la Tierra, la fosfina es producida por microorganismos, por ejemplo, en el tracto intestinal de los animales. Si no hay vida presente, no esperaríamos que la fosfina se produzca en grandes cantidades en atmósferas similares a las de Venus, que están dominadas por dióxido de carbono. Dicho esto, aún no podemos descartar otras fuentes de fosfina en Venus.
El amoníaco maloliente es otro posible gas de firma biológica, también producido por animales en la Tierra. Al igual que la fosfina, prevalece en los planetas gigantes gaseosos, pero no se espera que ocurra en mundos rocosos en ausencia de vida.
Sin embargo, es probable que la detección de fosfina o amoníaco en la atmósfera de un exoplaneta distante sea un desafío. Ambos alcanzan concentraciones diminutas de solo unas pocas partes por billón en la Tierra. Entonces, a menos que nuestros extraterrestres potenciales sean mucho más apestosos que los animales de la Tierra, probablemente no los veremos pronto.
- Metano más dióxido de carbono
Los gases individuales que son firmas biológicas inequívocas son pocos y distantes entre sí, por lo que sería mejor buscar una combinación ganadora si queremos detectar vida. Grandes cantidades de metano, producido por los pedos de los animales en la Tierra, más el dióxido de carbono serían un buen indicio de que algo está pasando.
Si hay suficiente oxígeno disponible, entonces el carbono prefiere quedarse con el oxígeno como dióxido de carbono (CO2, un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno), en lugar de formar metano (CH4, un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno). En un entorno rico en oxígeno, cualquier carbono que se encuentre en una molécula de metano abandona rápidamente a sus compañeros de hidrógeno en favor de un par de oxígenos de repuesto.
Entonces, ver coexistir mucho metano y dióxido de carbono sugeriría que algo, tal vez bacterias, está produciendo metano constantemente.
- Desequilibrios químicos
Podemos aplicar el argumento anterior a cualquier combinación de gases que no deberían coexistir felizmente. La vida altera el equilibrio químico (equilibrio) de su entorno porque utiliza reacciones químicas para generar energía.
En la Tierra, el oxígeno se transforma en dióxido de carbono, pero en un tipo diferente de atmósfera, con diferentes sustancias químicas disponibles, la vida usaría otros procesos para lograr el mismo objetivo. Las bacterias productoras de metano que viven alrededor de los respiraderos hidrotermales en las profundidades de los océanos de la Tierra, por ejemplo, obtienen energía química de minerales y compuestos químicos. Buscar desequilibrios nos permite tener la mente abierta sobre cómo sería la vida en otros lugares.
¿Qué sucede si detectamos señales de vida extraterrestre?
JWST ya está superando nuestras expectativas para las observaciones de la atmósfera de exoplanetas. Sin embargo, a pesar de lo poderoso que es, los planetas rocosos con temperaturas suaves y atmósferas dominadas por nitrógeno o dióxido de carbono seguirán siendo un desafío para estudiar mediante espectroscopia de transmisión. Las señales que esperamos de estos planetas son mucho más débiles que las que hemos observado con éxito en atmósferas gigantes de gas caliente.
Si tenemos la suerte de observar gases que absorben la luz de las estrellas en la atmósfera de un exoplaneta rocoso (TRAPPIST-1e, por ejemplo), todavía tenemos que medir cuántos de estos gases están presentes para sacar conclusiones significativas. Esto no es sencillo ya que las señales pueden superponerse y deben desenredarse cuidadosamente.
Incluso si detectamos y medimos con precisión uno de nuestros posibles gases de firma biológica, no creo que podamos afirmar que hemos detectado vida extraterrestre. JWST solo está abriendo un nuevo y rico laboratorio de atmósferas planetarias, y a medida que exploramos, sin duda encontraremos que muchas de nuestras suposiciones anteriores están demostradas como incorrectas.
Saltar a conclusiones sobre extraterrestres cada vez que encontramos algo inusual sería prematuro. Una detección de biofirma JWST sería una pista interesante, con la promesa de mucho más trabajo por hacer. Como astrónomo, eso es lo suficientemente emocionante para mí.
Con información de Phys.org
