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U(V) Ilumina mi vida

Nota: La referencia de “vida” en la publicación se refiere “a la vida que conocemos aquí en la Tierra”

Las enanas M, las más pequeñas y frías de la secuencia principal de las estrellas, son también el tipo más abundante en nuestra galaxia. Como se cuenta este astrobite, los planetas del tamaño de la Tierra y supertierra son bastante comunes alrededor de estas estrellas, con 0.86 de estos tipos de planetas por enana M. Como son más frías, la zona habitable alrededor de enanas M se encuentra mucho más cerca de ellas. A su vez, un periodo más corto de estos planetas en la zona habitable hace más fácil observar multiples tránsitos. Por lo tanto, si queremos encontrar un planeta habitable, entonces deberíamos buscarlo alrededor de una enana M. Varios planetas de la zona habitable ya han sido descubiertos alrededor de enanas M, ¡Trappist-1 tiene 3 de ellos!

Desafortunadamente, no sólo porque un planeta se encuentre en la zona habitable necesariamente significa que pueda soportar vida. Estas estrellas producen demasiada luz ultravioleta, especialmente a longitudes de onda UV más corta, llamada luz ultravioleta extrema (EUV, por sus siglas en inglés de “Extreme Ultraviolet Light”). No sólo la luz ultravioleta te broncea, ésta puede causar estragos en la vida, desde destruir células hasta despojar a un planeta de su agua y atmósfera. La mayoría de los estudios concuerdan en que la luz UV es dañina y hay una alta probabilidad de que los planetas en enanas M no puedan soportar vida como la conocemos.

Los autores del artículo de hoy, aportan una nueva pista sobre el efecto de la luz UV en la vida. Señalan que estudios de laboratorio anteriores han descubierto que la luz UV es de hecho necesaria para crear los componentes básicos necesarios para la vida, tales como el ARN, los aminoácidos y los azúcares. La creación de estos componentes es también conocida como fotoquímica prebiótica. ¿Podría la radiación UV de una enana M en realidad estar alimentando la vida en lugar de destruirla?

Una Tierra primitiva alrededor de una enana M

Para responder esta pregunta, los autores primero determinaron qué tipo de entorno UV experimentaría una Tierra prebiótica (antes de que surgiera la vida) alrededor de diferentes tipos de enanas M. Asumieron que su planeta tenía una atmósfera simple de 1 bar compuesta de 90% de nitrógeno y 10 % de dióxido de carbono. Esta Tierra prebiótica fue golpeada con una variedad de niveles de radiación UV basados en espectros de enanas M conocidos. Los autores encontraron que el dióxido de carbono en la atmósfera protegía la superficie del planeta de la radiación dañina de la EUV, una “ventaja” para la vida. Sin embargo, debido a que las enanas M son más pequeñas, sólo producen del 1 al 10 % de la radiación UV que nuestro Sol joven (Figura 1). Usando la cantidad de luz que llega a la superficie de su planeta, conocida como radiación de superficie, los autores determinaron que las tasas de reacción para la fotoquímica prebiótica tomaría de 2 a 4 veces más tiempo en un planeta de una enana M que en la Tierra prebiótica. 

Figura 1: Los espectros de múltiples enanas M y el espectro aproximado de un Sol joven de 3.9 mil millones de años en negro. El panel de arriba es la cantidad de flujo total creado a varias longitudes de onda. A longitudes de onda más cortas en el ultravioleta, las enanas M y el Sol joven radian una cantidad de flujo comparable. El panel de abajo es la cantidad de luz que alcanza la superficie en una Tierra prebiótica. El corte a 200 nanómetros es debido a la absorción por dióxido de carbono en la atmósfera. Una cantidad significativa de luz ultravioleta del Sol joven alcanza la superficie compardo con cualquiera de las otras enanas M. (Figura 2 del artículo original)

 

¿Podría desarrollarse la vida o no?

Esto no necesariamente significa que la vida como la conocemos podría haberse desarrollado en una planeta de una estrella M, sólo que las rutas para lograr la química prebiótica tomarían más tiempo substancialmente (del orden de 10 mil millones de años o casi la edad actual del Universo). Si este es el caso, ¡entonces no ha habido el suficiente tiempo para que se desarrolle la vida en un planeta de una enana M! Sin embargo, si las reacciones toman mucho tiempo, el artículo señala que otra química podría dominar lo que se necesita para la vida, aunque no es claro cuál sería la escala de tiempo para que se desarrollara.

Puede haber un camino alternativo. Las enanas son bastante activas y es conocido que estallan a menudo. Los autores repitieron su experimento usando el espectro de un estallido conocido en la enana M, AD Leo. Encontraron que por un corto periodo de tiempo, el planeta experimentó 10 veces más radiación que la Tierra para algunas longitudes de onda, lo que lleva a tasas de reacción que son hasta 10 veces más rápidas. Una comparación de estas reacciones antes y después del estallido se muestra en la Figura 2. La tasa de dosis relativa corresponde a la tasa de reacciones. Las diferentes cajas de colores en la Figura 2 representan diferentes reacciones químicas. Antes de un estallido, AD Leo, una enana M bastante activa, lleva a una tasa de reacciones las cuales son más bajas que las correspondientes a una estrella como el Sol en su etapa temprana. Pero durante un estallido de alta energía, ¡las tasas de reacción saltan órdenes de magnitud!

 

Figura 2: Las tasas de reacción del Sol joven, AD Leo cuando no está activa, y AD Leo cuando tiene un estallido. Cada caja de color representa diferentes reacciones de la fotoquímica prebiótica. (Figura 6 modificada del artículo de hoy)

Suficientes estallidos golpeando el planeta, podría posibiliar que la fotoquímica prebiótica ocurra en similares escalas de tiempo que en la Tierra prebiótica. Aunque, cuántos estallidos, cuánta energía y lo que esto podría hacer a la atmósfera del planeta, son algunas preguntas que se necesitan responder a través de experimentos en el laboratorio y continuando con las observaciones de las enanas M. Los autores argumentan que deberíamos observar más enanas M activas o con estallidos para la búsqueda de vida.

En cuanto a si la radiación UV es buena o mala, seguimos con la misma respuesta: “no sabemos”. Resulta que continuamos demostrando una conclusión muy obvia: la vida y el desarrollo de la vida es realmente complicado.

 

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