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Los astrónomos que buscan en las atmósferas de otros mundos señales de la
existencia de gases cuya abundancia pueda deberse a la presencia de formas de
vida allí, no pueden fiarse de la detección de uno solo de los gases
sospechosos, como el oxígeno, el ozono o el metano, dado que en algunos casos
estos gases se pueden producir por medios no biológicos. En cambio, el metano y
el oxígeno juntos, o el metano y el ozono juntos, sí serían señales bastante
contundentes de la existencia de vida. A esta conclusión y otras se ha llegado
en un estudio realizado por el equipo de Shawn Domagal-Goldman, del Centro
Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos,
y Antígona Segura, de la Universidad Nacional Autónoma de México, en la ciudad
de México.
Izquierda: La presencia de moléculas de ozono en la
atmósfera de un planeta quizá podría delatar la existencia de actividad
biológica; pero el ozono acompañado por dióxido de carbono y monóxido de
carbono, sin metano, denota muy posiblemente que el ozono se ha generado por
procesos no biológicos. Derecha: La presencia simultánea, en cantidades
significativas, de ozono, oxígeno, dióxido de carbono y metano, sin monóxido de
carbono, indica altas probabilidades de intervención de mecanismos biológicos.
(Imagen: NASA)
Durante más de cuatro años, los investigadores trabajaron con modelos
digitales simulando cuidadosamente miles de veces la química de la atmósfera de
mundos hipotéticos carentes de vida, introduciendo infinidad de variaciones en
la composición química de la atmósfera y en el tipo de estrella en torno a la
cual tales mundos giraban.
Al ejecutarse las simulaciones, en algunos casos se generaban, sin
intervención alguna de mecanismos biológicos, cantidades lo bastante grandes
como para que hubieran resultado sospechosas, de algún gas que en la atmósfera
de la Tierra a menudo está promovido por procesos biológicos.
Antes se creía que el ozono y el oxígeno eran biofirmas contundentes por sí
mismas. El ozono consta de tres átomos de oxígeno unidos. En la Tierra, el ozono
se produce cuando el oxígeno molecular (dos átomos de oxígeno unidos) y el
oxígeno atómico (un solo átomo de oxígeno) se combinan, después de que el
oxígeno atómico sea liberado por otras reacciones energizadas por la luz solar o
los relámpagos. La vida es la principal fuente de oxígeno molecular en nuestro
planeta, ya que el gas es producido por la fotosíntesis en los vegetales y en
algunos organismos unicelulares microscópicos. Dado que la vida es la principal
productora de oxígeno, y el oxígeno es necesario para la generación de ozono, se
consideraba a ambos gases como biofirmas bastante fiables por sí mismas. Sin
embargo, los resultados del nuevo estudio demuestran que tanto el oxígeno
molecular como el ozono pueden generarse en ciertas atmósferas sin intervención
alguna de mecanismos biológicos, cuando la luz ultravioleta descompone dióxido
de carbono (un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno). Lo descubierto
por el equipo de Domagal-Goldman y Segura sugiere que este proceso no biológico
podría crear suficiente ozono para que fuese detectable a gran distancia desde
la Tierra, por lo que la detección de ozono por sí misma no sería un signo
definitivo de la existencia de vida.
El metano es un átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno. En la
Tierra, gran parte del metano se produce biológicamente (las ventosidades de las
vacas son un ejemplo popular clásico). Sin embargo, el metano también puede
aparecer en la atmósfera por medios no biológicos: Un ejemplo de esto último lo
constituyen los volcanes del fondo del mar, que pueden liberar el gas después de
que se produzca por reacciones químicas entre el agua de mar y componentes de
las rocas en el fondo marino.
En cambio, los resultados de la investigación refuerzan la teoría de que el
metano y el oxígeno juntos, o el metano y el ozono juntos, sí son señales
robustas de vida, ya que en las simulaciones no se generó ningún falso positivo
para esas parejas.
La presencia simultánea de moléculas de metano y oxígeno en una atmósfera es
un signo fiable de actividad biológica porque el metano no dura mucho tiempo en
una atmósfera que contenga moléculas portadoras de oxígeno. Si ambos son
detectados coexistiendo en una atmósfera, eso implica que el metano se ha
liberado a la atmósfera recientemente, ya que el oxígeno intervendrá en un
conjunto de reacciones que consumirán el metano en poco tiempo. Por tanto, si se
sigue detectando metano, eso significa que está siendo producido de manera
continuada, en un proceso que reabastece a la atmósfera. Y los procesos más
factibles capaces de liberar metano de manera continuada en una atmósfera rica
en oxígeno son todos de tipo biológico. Lo mismo sucede a la inversa: Para
mantener la presencia de oxígeno en una atmósfera que posee cantidades
significativas de metano, se requiere un proceso que libere de manera continuada
oxígeno a la atmósfera, y los procesos más factibles capaces de hacer eso son
también de tipo biológico todos ellos.
Los astrónomos detectan sustancias químicas en las atmósferas de exoplanetas
midiendo los colores de la luz de la estrella en torno a la cual gira el
exoplaneta (planeta de fuera de nuestro sistema solar) cuando esta luz pasa a
través de la atmósfera del exoplaneta. Cuando esto ocurre, parte de la luz es
absorbida por las moléculas atmosféricas. Diferentes moléculas absorben
diferentes colores de la luz, por lo que los astrónomos usan estas
características de absorción como "firmas" exclusivas del tipo y la cantidad de
moléculas presentes.
En la investigación también han trabajado Mark W. Claire de la Universidad de
St. Andrews en el Reino Unido, Tyler D. Robinson del Instituto de Astrobiología
de la NASA, y Victoria S. Meadows de la Universidad de Washington en Seattle,
Estados Unidos.
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