Buscando rastros de vida en las atmósferas de los exoplanetas

Crédito: NASA GSFC

Artículo en el que se basa este astrobito: Atmospheric Seasonality as an Exoplanet Biosignature

Autoría: Stephanie L. Olson, Edward W. Schwieterman, Christopher T. Reinhard, Andy Ridgwell, Stephen R. Kane, Victoria S. Meadows and Timothy W. Lyons

Institución del primer autor: NASA Astrobiology Institute Alternative Earths and Virtual Planetary Laboratory Teams

Estado de la publicación: publicado en “The Astrophysical Journal Letters”, vol. 858, L14.

Buscando vida en la atmósfera de exoplanetas

Confirmar si estamos solos en el Universo o si, por el contrario, existe vida más allá de nuestro planeta, es una de las grandes preguntas del panorama científico actual. Hasta el momento, la búsqueda de vida en planetas fuera del sistema solar o exoplanetas se ha basado en medidas estáticas de biomarcadores y gases asociados con la existencia de vida tal y como la conocemos en la Tierra, como por ejemplo el oxígeno (O₂) o el metano (CH₄), en las atmósferas de exoplanetas. Sin embargo, este método es susceptible de dar lugar tanto a falsos positivos debido a procesos que imitan la presencia de estos gases, como a falsos negativos a pesar de la posible presencia de vida.

En la Tierra sabemos que la presencia de vida puede dar lugar a variaciones estacionales de las cantidades de estos gases con el tiempo, como se puede ver en la Figura 1 para el dióxido de carbono (CO₂) y el metano (CH₄). Por ello, el equipo responsable de este artículo propone estudiar las variaciones de los gases en las atmósferas de exoplanetas como una forma alternativa de buscar señales de vida en ellos.

Figura 1: Variación de los niveles de dióxido de carbono (arriba) y metano (abajo) atmosférico con el tiempo, medidos en el observatorio de Mauna Loa, Hawaii (rojo) y en el Polo Sur (azul). Crédito: Figura 1 del artículo original.

Estudiando los cambios estacionales

Hoy en día sabemos que algunos de los cambios en la cantidad de gases en la atmósfera terrestre se deben a la presencia de vida en la superficie de nuestro planeta. Por ejemplo, una causa de la cantidad de O₂ y CO₂ en nuestra atmósfera son los procesos de fotosíntesis debido a la gran cantidad de vida fotosintética en la Tierra. Por lo tanto, dependiendo de la cantidad de luz solar disponible, que cambia con la estación o época del año, esperamos variaciones en los niveles de estos gases a lo largo del mismo, como se ilustra en la Figura 2.

Figura 2: Representación esquemática de los cambios en los niveles de O2 y CO2 durante el año, dependiendo de la cantidad de luz solar, temperatura y solubilidad de los gases. Crédito: Figura 2 del artículo original.

Por lo tanto, las variaciones estacionales de gases resultantes de procesos de fotosíntesis puede ser también indicativo de la presencia de vida en exoplanetas. Además, la variación estacional de O₂ da lugar variaciones estacionales similares en la presencia de ozono (O₃). Por otro lado, el CH₄ también tiene un origen asociado a la vida y procesos biogénicos, es decir, asociados a organismos vivos. Aunque su ciclo tiene un origen fotoquímico, con una mayor producción en verano debido a una temperatura más alta (y el efecto contrario en invierno), indica la presencia de agua líquida en el planeta, un importante marcador de habitabilidad. 

Observar marcadores gaseosos fuera de la Tierra

Para probar la viabilidad de esta idea, el equipo responsable del artículo ha investigado la posibilidad de detectar variaciones estacionales significativas de estos gases en las atmósferas de exoplanetas. En el caso del ozono, han llegado a la conclusión de que incluso cuando las variaciones de O₂ no son directamente detectables, éstas pueden producir diferencias observables en la cantidad de O₃ presente en la atmósfera.

Por lo tanto, utilizar la estacionalidad como indicio de vida puede tener ventajas complementando  a los métodos de detección tradicionales, y aunque su detección también presenta desafíos ya que los gases importantes podrían no ser siempre detectables, considerar la estacionalidad es crucial para no pasar por alto la vida en otros planetas. Al comprender mejor cómo se manifiesta la estacionalidad en la química atmosférica de los exoplanetas, podemos ampliar nuestra búsqueda de vida más allá de los enfoques convencionales y aumentar nuestras posibilidades de encontrar signos de vida más allá de nuestro planeta.