Las implicaciones de ‘Oumuamua en la teoría de la panspermia

El 19 de octubre de 2017, los astrónomos del estudio Pan-STARRS detectaron por primera vez un objeto interestelar (ISO) que pasaba por nuestro sistema solar. El objeto, conocido como 1I/2017 U1 ‘Oumuamua, suscitó un importante debate científico y sigue siendo controvertido en la actualidad. Una cosa en la que todos estuvieron de acuerdo fue que la detección de este objeto indicó que los ISO ingresan regularmente a nuestro sistema solar. Es más, investigaciones posteriores han revelado que, en ocasiones, algunos de estos objetos llegan a la Tierra en forma de meteoritos e impactan contra la superficie.

Esto plantea una pregunta muy importante: si los ISO han estado viniendo a la Tierra durante miles de millones de años, ¿podría ser que trajeron consigo los ingredientes para la vida? En un artículo reciente, un equipo de investigadores consideró las implicaciones de que los ISO sean responsables de la panspermia, la teoría de que las semillas de la vida existen en todo el universo y están distribuidas por asteroides, cometas y otros objetos celestes. Según sus resultados, los ISO pueden potencialmente sembrar cientos de miles (o posiblemente miles de millones) de planetas similares a la Tierra en toda la Vía Láctea.

El equipo fue dirigido por David Cao, un estudiante de último año de la Escuela Secundaria de Ciencia y Tecnología Thomas Jefferson (TJSST). A él se unieron Peter Plavchan, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad George Mason (GMU) y director de los Observatorios Mason, y Michael Summers, profesor de astrofísica y ciencia planetaria en GMU. Su artículo, «Las implicaciones de ‘Oumuamua en la panspermia», publicado recientemente en el servidor de preimpresión arXiv, está siendo revisado para su publicación por la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS).

Para resumir brevemente, la panspermia es la teoría de que la vida fue introducida en la Tierra por objetos del medio interestelar (ISM). Según esta teoría, esta vida tomó la forma de bacterias extremófilas capaces de sobrevivir a las duras condiciones del espacio. A través de este proceso, la vida se distribuye por todo el cosmos a medida que los objetos atraviesan el ISM hasta llegar e impactar en planetas potencialmente habitables. Esto hace que la panspermia sea sustancialmente diferente de las teorías rivales sobre cómo comenzó la vida en la Tierra (también conocida como abiogénesis), la más ampliamente aceptada de las cuales es la Hipótesis del Mundo del ARN.

Esta hipótesis afirma que el ARN precedió al ADN y las proteínas en la evolución, lo que finalmente condujo a la primera vida en la Tierra (es decir, que surgió de forma autóctona). Pero como Cao le dijo a Universe Today por correo electrónico, la panspermia es difícil de evaluar:

«La panspermia es difícil de evaluar porque requiere que se incorporen muchos factores diferentes, muchos de los cuales no están restringidos y son desconocidos. Por ejemplo, debemos considerar la física detrás de la panspermia (cuántos objetos colisionaron con la Tierra antes de la evidencia fosilizada más temprana). para la vida?), factores biológicos (¿pueden los extremófilos soportar la radiación gamma de supernova?), etc.

«Además de cada uno de estos factores, hay preguntas para las que aún no tenemos respuesta, o no podemos modelar eficazmente, por ejemplo, el número de extremófilos que realmente llegan a la Tierra incluso si un objeto con vida colisionara con la Tierra, y la probabilidad que la vida en realidad puede comenzar a partir de extremófilos extraños. La combinación de estos factores, junto con muchos más, como el ritmo cambiante de formación de estrellas y la reciente detección de varios planetas rebeldes que flotan libremente, hace que la panspermia sea difícil de evaluar y, por lo tanto, nuestra La comprensión de la plausibilidad de la panspermia cambia constantemente».

La detección de ‘Oumuamua en 2017 constituyó un importante punto de inflexión para la astronomía, ya que fue la primera vez que se observó una ISO. El hecho de que se detectara indicaba que tales objetos eran estadísticamente significativos en el universo y que los ISO probablemente pasaban por el sistema solar con regularidad (algunos de los cuales probablemente todavía estén aquí). Dos años más tarde, se detectó una segunda ISO ingresando al sistema solar (2I/Borisov), excepto que esta vez no había ningún misterio sobre su naturaleza. A medida que se acercaba a nuestro sol, 2I/Borisov formó una cola, lo que indicaba que era un cometa.

Investigaciones posteriores han demostrado que algunos de estos objetos se convierten en meteoritos que impactan en la superficie terrestre, e incluso algunos han sido identificados. Esto incluye CNEOS 2014-01-08, un meteoro que se estrelló en el Océano Pacífico en 2014 (y fue objeto de estudio por parte del Proyecto Galileo). Como explicó Cao, la detección de estos visitantes interestelares también tiene implicaciones para la panspermia y el debate en curso sobre los orígenes de la vida en la Tierra:

«‘Oumuamua sirve como un nuevo punto de datos para los modelos de panspermia, ya que podemos usar sus propiedades físicas, particularmente su masa, tamaño (radio esférico) y la densidad numérica ISM implícita, para modelar la densidad numérica y la densidad de masa de los objetos en el interestelar. Estos modelos nos permiten estimar la densidad de flujo y el flujo de masa de los objetos en el medio interestelar y, con estos modelos, podemos aproximarnos al número total de objetos que impactaron la Tierra durante 800 millones de años (que es el período de tiempo hipotético entre La formación de la Tierra y las primeras evidencias de vida).

«Conocer el número total de colisiones en la Tierra durante ese período de 800 millones de años es vital para la panspermia, ya que un mayor número de colisiones con objetos interestelares durante ese período implicaría una mayor probabilidad de panspermia. En resumen, las propiedades físicas de El interestelar ‘Oumuamua permitirá la creación de modelos matemáticos que determinen la plausibilidad de la panspermia».

Además de los modelos matemáticos que consideran la física detrás de la panspermia (es decir, densidad numérica, densidad de masa, eventos de impacto total, etc.), Cao y sus colegas aplicaron un modelo biológico que describe el tamaño mínimo de objeto necesario para proteger a los extremófilos de eventos astrofísicos ( supernovas, explosiones de rayos gamma, grandes impactos de asteroides, estrellas en tránsito, etc.). Como se mencionó en un artículo anterior, investigaciones recientes han demostrado que los rayos cósmicos erosionan todos los ISO, excepto los más grandes, antes de llegar a otro sistema.

Estas consideraciones adicionales afectan en última instancia a la cantidad de objetos que impactarán la Tierra (que no fueron esterilizados por fuentes astrofísicas) y la plausibilidad de la panspermia. «Para calcular el tamaño mínimo del objeto, aplicamos varios modelos, por ejemplo, el método de empaquetamiento de esferas para dar una estimación aproximada de la distancia de una eyección al progenitor de supernova más cercano (usando como modelo Orión A, un cúmulo estelar denso). , la radiación gamma que llega a ese material eyectado y el coeficiente de atenuación (cuánta radiación absorbe el material eyectado) basado en la composición química más probable del material eyectado (hielo de agua)», dijo Cao.

Basándose en sus modelos físicos y biológicos combinados, el equipo obtuvo estimaciones del número de eyecciones que impactaron en la Tierra antes de que surgiera la vida. Según la evidencia fosilizada más antigua encontrada en Australia occidental (a partir de rocas que datan del Eón Arcaico), las primeras formas de vida surgieron ca. Hace 3.500 millones de años.

Dijo Cao: «Concluimos que la probabilidad máxima de que la panspermia haya provocado vida en la Tierra es del orden de magnitud de 10-5, o 0,001%. Aunque esta probabilidad parece baja, en las condiciones más optimistas, potencialmente 4×109 zonas habitables totales Existen exoplanetas en nuestra galaxia, lo que podría indicar un total de 104 mundos habitables que albergan vida.

«Además, restringimos nuestro análisis a los primeros 800 millones de años de la historia de la Tierra antes de la evidencia fosilizada más temprana de vida, pero debido a que la vida puede sembrarse en cualquier momento de la vida de un planeta, y los planetas tienen una esperanza de vida habitable significativamente más larga (hasta 5 –10 mil millones de años), aumentamos nuestra estimación del número total de mundos habitables que albergan vida en nuestra galaxia en un orden de magnitud».

A partir de esto, Cao y sus colegas obtuvieron un resultado final de unos 105 planetas habitables que podrían albergar vida en nuestra galaxia. Sin embargo, estas estimaciones se basan en las proyecciones más optimistas sobre la habitabilidad planetaria. En otras palabras, se supone que todos los planetas rocosos del tamaño de la Tierra que orbitan dentro de zonas habitables son capaces de albergar vida, lo que significa que tienen atmósferas espesas, campos magnéticos, agua líquida en sus superficies y todas las eyecciones con vida que sobreviven al entrar en nuestra atmósfera son capaz de depositar microbios en la superficie.

Como resumió Cao, sus resultados no prueban la panspermia ni resuelven el debate sobre los orígenes de la vida aquí en la Tierra. Sin embargo, proporcionan información valiosa y limitaciones sobre la posibilidad de que la vida llegara aquí a través de objetos como ‘Oumuamua. Pase lo que pase, es probable que estos hallazgos tengan implicaciones significativas para la astrobiología, que se está convirtiendo en un campo cada vez más diverso:

«Incorporamos la física, la biología y la química al estudio de la panspermia como origen de la vida, y es raro tener una gama tan diversa de temas en un área de investigación. Creo que la astrobiología tiende a volverse más interdisciplinaria, lo cual creo que es «Una tendencia positiva porque permitiría a expertos de todos los orígenes avanzar en astrobiología. Nuestra investigación puede contribuir a esta tendencia. En términos de nuestros hallazgos sobre la panspermia, la probabilidad de que la panspermia haya provocado vida en la Tierra es poco probable, pero el número de planetas de la zona habitable que albergan la vida en nuestra galaxia es sustancialmente mayor.

«Los futuros estudios de astrobiología pueden utilizar estos hallazgos para ampliar nuestra «Los futuros estudios de astrobiología pueden utilizar estos hallazgos para ampliar nuestra investigación sobre la panspermia. Sin embargo, no incorporamos ni conocemos todos los factores que pueden afectar la plausibilidad de la panspermia. Creo que nuestros hallazgos abren nuevas líneas de investigación para futuros estudios de panspermia. Aprovechar actualizando nuestros modelos o incorporando factores adicionales. Un área potencial de estudio si encontramos evidencia de vida en otros mundos en el futuro, ya sea en nuestro sistema solar o a través de biofirmas en atmósferas de exoplanetas, es considerar pruebas experimentales y de observación. distinguir entre la vida que llegó por el mecanismo de la panspermia o la vida que evolucionó y surgió de forma independiente».

Con información de arXiv