Los astrónomos han detectado las señales más prometedoras hasta la fecha de una posible biofirma fuera del sistema solar, aunque se mantienen cautelosos.
Utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos, liderados por la Universidad de Cambridge, han detectado las huellas químicas del sulfuro de dimetilo (DMS) y/o el disulfuro de dimetilo (DMDS) en la atmósfera del exoplaneta K2-18b, que orbita su estrella en la zona habitable.
En la Tierra, el DMS y el DMDS solo son producidos por la vida, principalmente microbiana, como el fitoplancton marino. Si bien un proceso químico desconocido podría ser el origen de estas moléculas en la atmósfera de K2-18b, los resultados constituyen la evidencia más sólida hasta la fecha de que podría existir vida en un planeta fuera de nuestro sistema solar.
Las observaciones han alcanzado el nivel de significación estadística de «tres sigma», lo que significa que existe una probabilidad del 0,3 % de que se debieran al azar. Para alcanzar la clasificación aceptada como descubrimiento científico, las observaciones tendrían que superar el umbral de cinco sigma, lo que significa que habría una probabilidad inferior al 0,00006 % de que ocurrieran por casualidad.
Los investigadores afirman que entre 16 y 24 horas de observación de seguimiento con el JWST podrían ayudarles a alcanzar la crucial significancia de cinco sigma. Sus resultados se publican en The Astrophysical Journal Letters.
Observaciones anteriores de K2-18b —que tiene 8,6 veces la masa y 2,6 veces el tamaño de la Tierra, y se encuentra a 124 años luz de distancia en la constelación de Leo— identificaron metano y dióxido de carbono en su atmósfera. Esta fue la primera vez que se descubrieron moléculas basadas en carbono en la atmósfera de un exoplaneta en la zona habitable.
Estos resultados fueron consistentes con las predicciones de un planeta «Hyceano»: un mundo habitable cubierto de océanos bajo una atmósfera rica en hidrógeno.
Sin embargo, otra señal, más débil, insinuó la posibilidad de que algo más estuviera sucediendo en K2-18b. «No sabíamos con certeza si la señal que vimos la última vez se debía a DMS, pero su simple indicio fue lo suficientemente emocionante como para que volviéramos a observarla con el JWST utilizando un instrumento diferente», declaró el profesor Nikku Madhusudhan, del Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió la investigación.
Para determinar la composición química de las atmósferas de planetas lejanos, los astrónomos analizan la luz de su estrella anfitriona cuando el planeta transita, es decir, pasa frente a ella, visto desde la Tierra. Durante el tránsito de K2-18b, el JWST puede detectar una disminución del brillo estelar, y una pequeña fracción de la luz estelar atraviesa la atmósfera del planeta antes de llegar a la Tierra.
La absorción de parte de la luz estelar en la atmósfera del planeta deja huellas en el espectro estelar que los astrónomos pueden reconstruir para determinar los gases que componen la atmósfera del exoplaneta.
La inferencia preliminar de DMS se realizó utilizando los instrumentos NIRISS (Cámara de Imágenes de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija) y NIRSpec (Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) del JWST, que juntos cubren el rango de longitudes de onda del infrarrojo cercano (0,8-5 micras). La nueva observación independiente utilizó el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del JWST en el rango del infrarrojo medio (6-12 micras).
«Esta es una línea de evidencia independiente, que utiliza un instrumento diferente al que utilizamos antes y un rango de longitud de onda de luz diferente, donde no hay solapamiento con las observaciones previas», dijo Madhusudhan. «La señal se transmitió con intensidad y claridad».
«Fue una revelación increíble ver cómo los resultados surgían y se mantenían consistentes a lo largo de los exhaustivos análisis independientes y las pruebas de robustez», afirmó el coautor Måns Holmberg, investigador del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, EE. UU.
El DMS y el DMDS son moléculas de la misma familia química, y se predice que ambas constituyen biofirmas. Ambas moléculas presentan características espectrales superpuestas en el rango de longitud de onda observado, aunque observaciones adicionales ayudarán a diferenciarlas.
Sin embargo, las concentraciones de DMS y DMDS en la atmósfera de K2-18b son muy diferentes a las de la Tierra, donde generalmente se encuentran por debajo de una parte por mil millones en volumen. En K2-18b, se estima que son miles de veces más fuertes, superiores a diez partes por millón.
«Trabajos teóricos anteriores habían predicho la posibilidad de altos niveles de gases azufrados como el DMS y el DMDS en los mundos Hyceanos», afirmó Madhusudhan. Y ahora lo hemos observado, de acuerdo con lo predicho. Dado todo lo que sabemos sobre este planeta, un mundo Hyceano con un océano repleto de vida es el escenario que mejor se ajusta a los datos disponibles.
Madhusudhan afirma que, si bien los resultados son emocionantes, es vital obtener más datos antes de afirmar que se ha encontrado vida en otro mundo. Si bien se muestra cautamente optimista, podría haber procesos químicos previamente desconocidos en K2-18b que expliquen las observaciones.
En colaboración con sus colegas, espera realizar más trabajos teóricos y experimentales para determinar si el DMS y el DMDS pueden producirse de forma no biológica al nivel que se infiere actualmente.
«La inferencia de estas moléculas de biofirma plantea profundas preguntas sobre los procesos que podrían estar produciéndolas», afirmó el coautor Subhajit Sarkar, de la Universidad de Cardiff.
«Nuestro trabajo es el punto de partida de todas las investigaciones necesarias para confirmar y comprender las implicaciones de estos emocionantes hallazgos», afirmó el coautor Savvas Constantinou, también del Instituto de Astronomía de Cambridge.
«Es importante que seamos profundamente escépticos respecto a nuestros propios resultados, porque solo probando una y otra vez podremos llegar al punto de tener confianza en ellos», afirmó Madhusudhan. «Así es como debe funcionar la ciencia».
Si bien aún no afirma un descubrimiento definitivo, Madhusudhan afirma que, con herramientas poderosas como el JWST y los futuros telescopios planificados, la humanidad está dando nuevos pasos para responder a la pregunta más esencial: ¿estamos solos?
«Dentro de décadas, podríamos mirar atrás a este momento y reconocer que fue cuando el universo vivo estuvo a nuestro alcance», afirmó Madhusudhan. «Este podría ser el punto de inflexión, donde de repente la pregunta fundamental de si estamos solos en el universo sea una que podamos responder».
El telescopio espacial James Webb es una colaboración entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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