Los ingredientes de la vida son se extienden por todo el universo . Aunque la Tierra es el único lugar conocido del universo con vida, detectar vida más allá de la Tierra es una objetivo principal de astronomía moderna y ciencia planetaria .

Somos dos científicos que estudian exoplanetas y astrobiología . Gracias en gran parte a los telescopios de nueva generación como el James Webb, investigadores como nosotros pronto podrán medir la composición química de las atmósferas de los planetas que rodean otras estrellas. La esperanza es que uno o más de estos planetas tengan una firma química de vida.

Exoplanetas habitables

La vida podría existir en el sistema solar donde hay agua líquida, como los acuíferos subterráneos de Marte o en los océanos de la luna Europa de Júpiter. Sin embargo, la búsqueda de vida en estos lugares es increíblemente difícil, ya que son de difícil acceso y para detectar vida habría que enviar una sonda que devolviera muestras físicas.

Muchos astrónomos creen que hay una buena posibilidad de que exista vida en planetas que orbitan otras estrellas y es posible que sea ahí donde la vida se encontrará primero .

Los cálculos teóricos sugieren que hay alrededor de 300 millones de planetas potencialmente habitables en la Vía Láctea solo y varios planetas habitables del tamaño de la Tierra en un radio de sólo 30 años luz de la Tierra, es decir, los vecinos galácticos de la humanidad. Hasta ahora, los astrónomos han descubrió más de 5.000 exoplanetas incluyendo cientos de lugares potencialmente habitables, utilizando métodos indirectos que miden cómo afecta un planeta a su estrella cercana. Estas mediciones pueden dar a los astrónomos información sobre la masa y el tamaño de un exoplaneta, pero no mucho más.

En busca de biofirmas

Para detectar vida en un planeta lejano, los astrobiólogos estudiarán la luz de la estrella que ha interactuó con la superficie o la atmósfera de un planeta . Si la atmósfera o la superficie fueron transformadas por la vida, la luz puede llevar una pista, llamada bioseñal.

Durante la primera mitad de su existencia, la Tierra tuvo una atmósfera sin oxígeno, aunque albergaba vida unicelular simple. La biosignatura de la Tierra era muy débil durante esta primera época. Esto cambió bruscamente Hace 2.400 millones de años cuando una nueva familia de algas evolucionó. Las algas utilizaron un proceso de fotosíntesis que produce oxígeno libre, es decir, oxígeno que no está unido químicamente a ningún otro elemento. Desde entonces, la atmósfera de la Tierra, llena de oxígeno, ha dejado una firma biológica fuerte y fácilmente detectable en la luz que la atraviesa.

Cuando la luz rebota en la superficie de un material o atraviesa un gas, es más probable que ciertas longitudes de onda de la luz queden atrapadas en la superficie del gas o del material que otras. Esta captura selectiva de las longitudes de onda de la luz es la razón por la que los objetos son de diferentes colores. Las hojas son verdes porque la clorofila es especialmente buena para absorber la luz en las longitudes de onda roja y azul. Cuando la luz incide en una hoja, las longitudes de onda rojas y azules son absorbidas, dejando que la mayor parte de la luz verde rebote en los ojos.

El patrón de la luz perdida está determinado por la composición específica del material con el que interactúa la luz. Por ello, los astrónomos pueden aprender algo sobre la composición de la atmósfera o la superficie de un exoplaneta, en esencia, midiendo el color específico de la luz que proviene de un planeta.

Este método puede utilizarse para reconocer la presencia de ciertos gases atmosféricos asociados a la vida -como el oxígeno o el metano-, ya que estos gases dejan firmas muy específicas en la luz. También podría utilizarse para detectar colores peculiares en la superficie de un planeta. En la Tierra, por ejemplo, la clorofila y otros pigmentos que utilizan las plantas y las algas para la fotosíntesis captan longitudes de onda específicas de la luz. Estos pigmentos producir colores característicos que puede detectarse mediante una cámara infrarroja sensible. Si se viera este color reflejado en la superficie de un planeta lejano, podría significar la presencia de clorofila.

Telescopios en el espacio y en la Tierra

Se necesita un telescopio increíblemente potente para detectar estos sutiles cambios en la luz procedente de un exoplaneta potencialmente habitable. Por ahora, el único telescopio capaz de tal hazaña es el nuevo Telescopio espacial James Webb . Como comenzó las operaciones científicas en julio de 2022, James Webb hizo una lectura del espectro del exoplaneta gigante gaseoso WASP-96b . El espectro mostró la presencia de agua y nubes, pero es poco probable que un planeta tan grande y caliente como WASP-96b albergue vida.

Sin embargo, estos primeros datos muestran que James Webb es capaz de detectar débiles firmas químicas en la luz procedente de exoplanetas. En los próximos meses, Webb girará sus espejos hacia TRAPPIST-1e un planeta potencialmente habitable del tamaño de la Tierra a sólo 39 años luz de la Tierra.

Webb puede buscar biosignaturas estudiando los planetas cuando pasan por delante de sus estrellas anfitrionas y capturando la luz de las estrellas que se filtra a través de la atmósfera del planeta . Pero Webb no fue diseñado para buscar vida, por lo que el telescopio sólo es capaz de escudriñar algunos de los mundos potencialmente habitables más cercanos. También sólo puede detectar cambios en niveles atmosféricos de dióxido de carbono, metano y vapor de agua . Mientras que ciertas combinaciones de estos gasesmay suggest lifeEn la actualidad, el Webb no es capaz de detectar la presencia de oxígeno no unido, que es la señal más fuerte para la vida.

Los principales conceptos para futuros telescopios espaciales, aún más potentes, incluyen planes para bloquear la luz brillante de la estrella anfitriona de un planeta para revelar la luz estelar reflejada por el planeta. Esta idea es similar a la de utilizar la mano para bloquear la luz del sol y ver mejor algo en la distancia. Para ello, los futuros telescopios espaciales podrían utilizar pequeñas máscaras internas o grandes naves espaciales externas en forma de paraguas. Una vez bloqueada la luz de las estrellas, será mucho más fácil estudiar la luz que rebota en un planeta.

También hay tres enormes telescopios terrestres que se están construyendo actualmente y que podrán buscar biosignaturas: el Telescopio gigante Magellen El Telescopio de treinta metros y el Telescopio Europeo Extremadamente Grande . Cada uno de ellos es mucho más potente que los telescopios existentes en la Tierra y, a pesar de que la atmósfera terrestre distorsiona la luz de las estrellas, estos telescopios podrían ser capaces de sondear las atmósferas de los mundos más cercanos en busca de oxígeno.

¿Se trata de biología o de geología?

Incluso utilizando los telescopios más potentes de las próximas décadas, los astrobiólogos sólo podrán detectar fuertes biofirmas producidas por mundos que hayan sido completamente transformados por la vida.

Por desgracia, la mayoría de los gases liberados por la vida terrestre también pueden ser producidos por procesos no biológicos: tanto las vacas como los volcanes liberan metano. Fotosíntesis produce oxígeno, pero la luz solar también lo hace, cuando divide las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Hay una es muy probable que los astrónomos detecten algunos falsos positivos a la hora de buscar vida lejana. Para ayudar a descartar los falsos positivos, los astrónomos tendrán que entender un planeta de interés lo suficientemente bien como para comprender si su procesos geológicos o atmosféricos podrían imitar una bioseñal .

La próxima generación de estudios de exoplanetas tiene el potencial de superar el listón de la evidencia extraordinaria necesarios para demostrar la existencia de vida. Los primeros datos publicados por el telescopio espacial James Webb nos dan una idea del emocionante progreso que se avecina.La conversación

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Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/Wikimedia Commons