El hecho de que encontremos ozono en la atmósfera de otros planetas no significa que haya vida. El ozono es un signo de vida en la Tierra, pero su detección en Venus demuestra que también puede producirse de forma abiótica. Esto indica que existen diferentes vías para su creación, no solo en Venus, sino también en otros exoplanetas similares.
Sabemos que el ozono en la atmósfera terrestre es una biofirma porque conocemos la historia de la Tierra. La vida pudo haber comenzado tan solo cuatrocientos o quinientos millones de años después de su formación. Al principio, la vida estaba restringida a los océanos. La tierra firme estaba vetada para la vida simple de la Tierra porque la radiación ultravioleta del sol incidía sobre la superficie sin impedimentos.
Entonces, algo cambió hace unos tres mil millones de años: aparecieron los organismos fotosintéticos.
Estos organismos producían un exceso de oxígeno como parte de su sistema de generación de energía, liberándolo a la atmósfera. El oxígeno es altamente reactivo y, al principio, se combinó con elementos de la corteza terrestre, formando minerales. Actualmente, el oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Cuando extraemos elementos como el hierro y el titanio, extraemos sus óxidos.
La corteza terrestre absorbió el oxígeno durante mucho tiempo. Hace unos 2500 millones de años, comenzó el Gran Evento de Oxigenación. El Gran Evento de Oxigenación (GOE) presenció el aumento del oxígeno libre en los mares poco profundos y la atmósfera terrestre. La aparición de la capa de ozono es una consecuencia directa del GOE.
A medida que el oxígeno molecular (O₂) aparecía en la atmósfera, se exponía a la potente energía ultravioleta del sol. Debido a la fotodisociación, las moléculas se dividían en átomos separados (O₂).
Dado que los átomos de oxígeno son reactivos, se combinan rápidamente con moléculas de O₂ para formar ozono (O₃). El proceso es continuo, creando y destruyendo ozono constantemente y disminuyendo la cantidad de radiación ultravioleta que puede llegar a la superficie terrestre. Con la capa de ozono, la vida pudo colonizar la Tierra.
Con la historia de la Tierra como telón de fondo, la detección de ozono en la atmósfera de Venus generó un gran interés. El ozono se consideraba una biofirma atmosférica, especialmente cuando se encontraba junto con el vapor de agua y el oxígeno. La sonda espacial Venus Express de la ESA orbitó Venus durante casi ocho años hasta que su misión finalizó en 2014. Detectó ozono en la mesosfera de Venus, una región de transición entre la troposfera y la termosfera del planeta. Se sabe que la mesosfera es dinámica, con procesos fotoquímicos, patrones de viento complejos y variaciones de temperatura.
El ozono se reportó por primera vez en un artículo de 2011 y fue objeto de un análisis más profundo en un artículo de 2021. Ninguno de los artículos afirmó que su presencia indicara vida en Venus.
Sin embargo, los científicos han considerado el ozono una biofirma y una forma de diferenciar entre distintos tipos de exoplanetas. El problema es que las atmósferas similares a la de la Tierra y la de Venus pueden parecer similares desde una gran distancia, y ambas se encuentran en la zona habitable del Sol. En este sentido, se pensaba que el ozono era una buena manera de distinguirlas.
Una nueva investigación publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society muestra que el ozono de Venus y el ozono en las atmósferas de planetas en las zonas habitables de estrellas distantes no son indicadores fiables de vida.
El estudio se titula «Ozono abiótico en las atmósferas observables de Venus y exoplanetas similares a Venus» y el autor principal es Robb Calder, estudiante de doctorado del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge.
«El ozono es una posible biofirma y un factor de desambiguación entre exoplanetas similares a la Tierra y similares a Venus debido a su asociación en la Tierra con el oxígeno (O) producido fotosintéticamente», escriben los autores. «Sin embargo, la existencia de ozono en la atmósfera observable de Venus, un planeta sin vida conocida, plantea la posibilidad de falsos positivos en la biofirma de ozono en exoplanetas similares a Venus».
En su investigación, los autores utilizaron un modelo fotoquímico para investigar el ozono en la mesosfera de Venus. La pregunta central del estudio es: ¿Existen otras vías químicas que generan ozono, no solo en Venus, sino también en exoplanetas?
La atmósfera de Venus contiene solo pequeñas trazas de ozono. «Se ha detectado O₃ sobre la capa de nubes de Venus en concentraciones que oscilan entre 0,1 y 1 ppm», escriben los autores. El ozono se detectó en la cara nocturna de Venus, aunque otros investigadores lo encontraron en concentraciones aún más débiles en la cara diurna. Curiosamente, los modelos fotoquímicos predijeron su presencia antes de que se detectara.
Para que aparezca ozono, es necesario que haya oxígeno. Investigaciones anteriores sugirieron que los átomos de oxígeno producidos en la cara diurna del planeta y luego transportados por los vientos a la cara nocturna son los responsables de la detección de ozono.
Sin embargo, el modelo de Calder y sus colegas muestra que esto no es así. Para que esto ocurra, también tendría que haber más O₂ del observado. Incluso cuando variaron la química en la atmósfera inferior, la estructura térmica de la atmósfera y el flujo estelar, no se produjo suficiente ozono para explicar el ozono de Venus.
«Estos resultados implican que una vía química actualmente desconocida es responsable de la producción de ozono en la mesosfera nocturna de Venus», escriben los autores. Esta es la parte que realmente importa.
Si una vía química desconocida para nosotros puede producir ozono, su detección en un exoplaneta no constituye una biofirma fiable.
«Generalizado a exoplanetas similares a Venus, la química conocida tampoco produce ozono en la abundancia observada en la mesosfera venusiana», escriben los autores.
«Sin embargo, hasta que se comprenda el origen del ozono de Venus, no podemos descartar que la producción de ozono en concentraciones observables con el JWST sea común en mundos abióticos similares a Venus, una posibilidad que limita la utilidad del ozono como biofirma y biofirma».
La naturaleza no nos facilita la comprensión de la habitabilidad en exoplanetas. En la Tierra, el ozono es un indicador infalible de vida. Esta investigación demuestra que existe al menos otra vía de acceso al ozono que no requiere vida.
«Comprender el mecanismo responsable de la producción de O₃ en la atmósfera de Venus es necesario para predecir con precisión las concentraciones de O₃ en la atmósfera superior de un exoplaneta similar a Venus, ya que nuestros resultados muestran que ninguno de los procesos químicos convencionales explorados en este estudio puede alcanzar concentraciones observables de O₃ en la atmósfera superior por sí solo», escriben los autores en su conclusión.
Sin embargo, no todo está perdido. Una vez identificado este mecanismo o vía en Venus, los científicos estarán mejor preparados para interpretar su detección en otros exoplanetas similares a Venus, dependiendo de cómo se detecte.
«Este escenario reduce la probabilidad de un falso positivo de O₃ en misiones de imagen directa como HWO y LIFE, pero sigue siendo una posibilidad para la espectroscopia de transmisión con JWST», concluyen los autores.
Con información de The Monthly Notices of The Royal Astronomical Society
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