Están llegando los supertelescopios, enormes observatorios terrestres y espaciales que nos permitirán observar directamente las atmósferas de mundos distantes. Sabemos que hay vida en la Tierra, y nuestra atmósfera cuenta la historia, ¿podemos hacer lo mismo con los planetas extrasolares? Resulta que surgió una única firma biológica, una sustancia química en la atmósfera que te dice que sí, absolutamente, hay vida en ese mundo, es realmente difícil.
Tengo que admitir que he sido bastante malo por esto en el pasado. En viejos episodios de Astronomy Cast y el Weekly Space Hangout, incluso aquí en la Guía del espacio, he dicho que si pudiéramos probar la atmósfera de un mundo lejano, podríamos decir con convicción si hay vida allí.
Simplemente detecte ozono en la atmósfera, metano o incluso contaminación y podría decir "hay vida allí". Bueno, el futuro Fraser está aquí para corregir el pasado de Fraser. Si bien admiro su ingenuo entusiasmo por la búsqueda de extraterrestres, resulta que, como siempre, las cosas van a ser más difíciles de lo que pensábamos anteriormente.
Los astrobiólogos en realidad están luchando por descubrir una firma biológica de una pistola humeante que pueda usarse para decir que hay vida allá afuera. Y eso se debe a que los procesos naturales parecen tener formas inteligentes de engañarnos.
¿Cuáles son algunas biofirmas potenciales, por qué son problemáticas y qué se necesitará para obtener esa confirmación?
Comencemos con un mundo cercano a casa: Marte.
Durante casi dos décadas, los astrónomos han detectado grandes nubes de metano en la atmósfera de Marte. Aquí en la Tierra, el metano proviene de criaturas vivas, como bacterias y vacas pedorreadas. Además, el metano se descompone fácilmente por la luz solar, lo que significa que este no es el antiguo metano sobrante de miles de millones de años atrás. Algún proceso en Marte lo repone constantemente.
¿Pero que?
Bueno, además de la vida, el metano puede formarse naturalmente a través del vulcanismo, cuando las rocas interactúan con el agua caliente.
La NASA trató de llegar al fondo de esta pregunta con los rovers Spirit y Opportunity, y se esperaba que Curiosity tuviera las herramientas a bordo para encontrar la fuente del metano.
En el transcurso de varios meses, Curiosity detectó un impulso de metano en la superficie, pero incluso eso ha generado una controversia. Resulta que el rover mismo transportaba metano y podría haber contaminado el área a su alrededor. Quizás el metano que detectó provenía de sí mismo. También es posible que un meteorito rocoso caiga cerca y libere algo de gas que contaminó los resultados.
La misión ExoMars de la Agencia Espacial Europea llegó a Marte en octubre de 2016. Aunque el Schiaparelli Lander fue destruido, el Orbitador de gas de rastreo sobrevivió al viaje y comenzó a mapear la atmósfera de Marte con gran detalle, buscando lugares que pudieran ventilar metano, y así lejos, no tenemos resultados concluyentes.
En otras palabras, tenemos una flota de orbitadores y aterrizadores en Marte, equipados con instrumentos diseñados para detectar el más leve olor a metano en Marte.
Hay algunas pistas realmente intrigantes sobre cómo los niveles de metano en Marte parecen aumentar y disminuir con las estaciones, lo que indica la vida, pero los astrobiólogos aún no están de acuerdo.
Las reclamaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria y todo eso.
Algunos telescopios ya pueden medir las atmósferas de los planetas que orbitan otras estrellas. Durante la última década, el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ha estado mapeando las atmósferas de varios mundos. Por ejemplo, aquí hay un mapa del hot jupiter HD 189733b
. El lugar apesta, pero wow, medir una atmósfera, de otro planeta, eso es bastante espectacular.
Realizan esta hazaña midiendo los químicos de la estrella mientras el planeta pasa frente a ella, y luego la miden cuando no hay planeta. Eso te dice qué productos químicos está trayendo el planeta a la fiesta.
También pudieron medir la atmósfera de HAT-P-26b, que es un mundo relativamente pequeño del tamaño de Neptuno que orbita una estrella cercana, y se sorprendieron al encontrar vapor de agua en la atmósfera del planeta.
¿Eso significa que hay vida? Dondequiera que encontremos agua en la Tierra, encontramos vida. No, puedes obtener agua totalmente sin tener vida.
Cuando se lance en 2019, el telescopio espacial James Webb de la NASA llevará esta detección atmosférica al siguiente nivel, permitiendo a los astrónomos estudiar las atmósferas de muchos mundos más con una resolución mucho más alta.
Uno de los primeros objetivos para Webb será el sistema TRAPPIST-1 con su media docena de planetas que orbitan en la zona habitable de una estrella enana roja. Webb debería ser capaz de detectar ozono, metano y otras posibles biofirmas de por vida.
Entonces, ¿qué se necesita para poder ver un mundo distante y saber con seguridad que hay vida allí?
El astrobiólogo John Lee Grenfell del Centro Aeroespacial Alemán recientemente creó un informe, revisando todas las firmas biológicas exoplanetarias que podrían estar allí, y las revisó para determinar la probabilidad de que fueran una indicación de vida en otro mundo.
El primer objetivo será oxígeno molecular u O2. Lo estás respirando ahora mismo. Bueno, 21% de cada respiración, de todos modos. El oxígeno durará en la atmósfera de otro mundo durante miles de años sin una fuente.
Se produce aquí en la Tierra por fotosíntesis, pero si un mundo está siendo maltratado por su estrella y pierde atmósfera, entonces el hidrógeno se expulsa al espacio, y el oxígeno molecular puede permanecer. En otras palabras, no puedes estar seguro de ninguna manera.
¿Qué tal el ozono, también conocido como O3? El O2 se convierte en O3 a través de un proceso químico en la atmósfera. Parece un buen candidato, pero el problema es que existen procesos naturales que también pueden producir ozono. Hay una capa de ozono en Venus, una en Marte, e incluso se han detectado alrededor de lunas heladas en el Sistema Solar.
Hay óxido nitroso, también conocido como gas de la risa. Se produce como una producción de bacterias en el suelo y ayuda a contribuir al ciclo de nitrógeno de la Tierra. Y hay buenas noticias, la Tierra parece ser el único mundo en el Sistema Solar que tiene óxido nitroso en su atmósfera.
Pero los científicos también han desarrollado modelos de cómo este químico podría haberse generado en la historia temprana de la Tierra cuando su océano rico en azufre interactúa con el nitrógeno en el planeta. De hecho, tanto Venus como Marte podrían haber pasado por un ciclo similar.
En otras palabras, es posible que estés viendo la vida o que estés viendo un planeta joven.
Luego está el metano, el químico del que pasamos tanto tiempo hablando. Y como mencioné, hay metano producido por la vida aquí en la Tierra, pero también está en Marte, y hay océanos líquidos de metano en Titán.
Los astrobiólogos han sugerido otros hidrocarburos, como el etano, el isopreno, pero estos también tienen sus propios problemas.
¿Qué pasa con los contaminantes emitidos por las civilizaciones avanzadas? Los astrobiólogos llaman a estas "tecno-firmas", y podrían incluir cosas como los clorofluorocarbonos o las consecuencias nucleares. Pero nuevamente, estos químicos serían difíciles de detectar a años luz de distancia.
Los astrónomos han sugerido que deberíamos buscar tierras muertas, solo para establecer una línea de base. Estos serían mundos ubicados en la zona habitable, pero claramente la vida nunca se puso en marcha. Solo rocas, agua y una atmósfera no creada biológicamente.
El problema es que probablemente ni siquiera podamos encontrar una manera de confirmar que un mundo está muerto tampoco. Los océanos podrían absorber los tipos de productos químicos que esperaría ver en la atmósfera, como el dióxido de carbono, por lo que ni siquiera puede hacer una confirmación negativa.
Un método tal vez ni siquiera implique escanear atmósferas en absoluto. La vegetación aquí en la Tierra refleja una longitud de onda de luz muy específica en la región de 700-750 nanómetros. Los astrobiólogos llaman a esto el "borde rojo", porque verá un aumento de 5X en la reflectividad en comparación con otras superficies.
Aunque no tenemos los telescopios para hacer esto hoy, hay algunas ideas realmente inteligentes, como observar cómo la luz de un planeta se refleja en una luna cercana y analizar eso. Buscando exoplanetas earthshine.
De hecho, en la historia temprana de la Tierra, se habría visto más púrpura debido a la bacteria Arqueana.
Hay una flota completa de naves espaciales y observatorios terrestres en línea que nos ayudarán a avanzar más en esta cuestión.
La misión Gaia de la ESA va a cartografiar y caracterizar el 1% de las estrellas en la Vía Láctea, diciéndonos qué tipos de estrellas hay, así como detectará miles de planetas para una mayor observación.
La Encuesta espacial de exoplanetas en tránsito, o TESS, se lanzará en 2018, y encontrará todos los exoplanetas en tránsito del tamaño de la Tierra y más grandes en nuestro vecindario.
La misión PLATO 2 encontrará mundos rocosos en la zona habitable, y James Webb podrá estudiar sus atmósferas. También hablamos sobre el enorme telescopio LUVOIR que podría conectarse en línea en la década de 2030 y llevar estas observaciones al siguiente nivel.
Y hay muchos más observatorios espaciales y terrestres en las obras.
A medida que esta próxima ronda de telescopios esté en línea, los que son capaces de medir directamente la atmósfera de un mundo del tamaño de la Tierra que orbita alrededor de otra estrella, los astrobiólogos lucharán por encontrar una firma biológica que proporcione una señal clara de que hay vida allí.
En lugar de certeza, parece que vamos a tener la misma lucha para dar sentido a lo que estamos viendo. Los astrónomos estarán en desacuerdo entre sí, desarrollando nuevas técnicas y nuevos instrumentos para responder preguntas no resueltas.
Tomará un tiempo y la incertidumbre será difícil de manejar. Pero recuerde, esta es probablemente la pregunta científica más importante que cualquiera puede hacer: ¿estamos solos en el Universo?
La respuesta vale la pena esperar.
Fuente: John Lee Grenfell: A Review of Exoplanetary Biosignatures.
Felicitaciones a la Dra. Kimberly Cartier por dirigirme a este artículo. Sigue su trabajo en la revista EOS.
