NeoFronteras

Buscando Tierra II

Área: Espacio — jueves, 6 de octubre de 2011

Diversos estudios nos indican las posibilidades de que encontremos algún día una planeta con vida como la Tierra en otro sistema solar.

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Un estudio sugiere que los planetas tipo rocoso como la Tierra se pueden encontrar más fácilmente orbitando estrellas con alta metalicidad.
Recordemos que para los astrofísicos los “metales” de una estrella son todos los elementos más pesados que el helio, así que una estrella con alta metalicidad contiene elementos pesados (no necesariamente hierro y similares) en cantidad “significativa”. Según este estudio, estos planetas serían además más fáciles de encontrar en estrellas de baja masa. Este resultado podría tener implicaciones para la búsqueda de vida fuera de nuestro sistema solar.
Kevin Schlaufman y Gregory Laughlin, ambos de UCSC, han estudiado 997 estrellas que según el telescopio Kepler tienen planetas sin confirmar alrededor de ellas según los datos fueron publicados en febrero pasado.
Estos investigadores llegan a la conclusión de que tanto planetas grandes como pequeños tienen a formarse alrededor de estrellas con alta metalicidad. Para que se formen elementos más pesados que el hidrógeno o el helio tiene que haber alguna generación previa de estrellas. Las estrellas de alta masa, que sólo duran unos pocos millones de años, tienen a sintetizar estos elementos pesados y los desperdigan por el espacio una vez explotan como supernovas. Esos elementos pueden condensarse en una nebulosa más tarde que dé lugar a nuevas formaciones estelares.
El resultado obtenido no fue una gran sorpresa para estos dos astrofísicos por obvias razones. Sin elementos pesados no hay posibilidad que se formen silicio, calcio o carbono que produzcan minerales y rocas. Y los planetas se forman de los mismos materiales de partida que la estrella a la que orbitan.
Sin embargo, antes de la misión Kepler, debido a que sólo se podían detectar planetas masivos tipo Júpiter, no había forma de comprobar este punto. Pero esta situación cambió cuando el equipo de Kepler anunció la posible existencia de 68 planetas de tamaño terrestre y 288 supertierras. A partir de estos datos a Schlaufman y Gregory Laughlin les fue posible elaborar una estadística sobre este punto y extraer una correlación.
Después de la primera generación de estrellas en nuestra galaxia se produjeron los “metales” necesarios para la formación de planetas. En cada ciclo se produjeron mayores cantidades de estos elementos haciendo que fuera más fácil la formación de planetas. Estos investigadores calculan que todo el proceso sólo necesitó que unos pocos miles de millones de años, así que hubo tiempo de sobra para la aparición de la vida o incluso de las civilizaciones hace ya mucho tiempo (y que incluso hayan desaparecido ya). Recordemos que la edad del Universo es de poco más de 13.000 millones de años y que el Sistema Solar tiene unos 4500 millones de años. Una estrella como el Sol brilla durante unos 10.000 millones de años antes de transformarse en gigante roja, mientras que una estrella masiva sólo dura unos millones de años, haciendo casi imposible que haya vida en algún planeta a su alrededor porque se carece de tiempo suficiente como para que surja .
Aunque este resultado es prácticamente obvio ahora hay pruebas que lo apoyan y puede servir para buscar planetas interesantes alrededor de otras estrellas. De este modo, las estrellas con baja metalicidad, algo averiguable de manera muy sencilla a través de un espectro, quedarían fuera de la búsqueda de planetas interesantes. Las mejores candidatas para la búsqueda de planetas con posible vida serían estrellas de baja masa con alta metalicidad.

Otro estudio, esta vez de Kevin Zahnle en el NASA Ames Research Center y sus colaboradores, sugiere que un planeta habitable puede ser más parecido a un planeta desierto, como el Arrakis de la famosa novela “Dune”, que a la Tierra. Incluso Venus podría haber sido habitable hace 1000 millones de años.
Si un exoplaneta es como la Tierra, con grandes océanos o incluso un océano global, las condiciones para que se mantenga el agua líquida son estrictas y la zona de habitabilidad alrededor de la estrella es estrecha. Si está más cerca de su sol que lo indicado por el borde interior de la zona de habitabilidad, el agua se evapora y se descompone en oxígeno e hidrógeno por la radiación solar. El primero se escapa de la atmósfera y el segundo oxida las rocas. Si está más lejos el agua se congela y esa superficie blanca refleja aún más luz, lo que impediría su fusión. Es relativamente fácil que un planeta acuático más allá de ese punto entre en una glaciación permanente debido a un bucle de retroalimentación de este tipo. Pero si el planeta tiene mucha menos agua la zona de habitabilidad puede expandirse bastante.
Un planeta habitable podría ser como Marte, pero mucho más grande y un poco más cálido. No tendría océanos, pero sí casquetes polares y rocío por la mañana. Habría un poco de humedad ambiental en forma de vapor de agua y podría tener oxígeno libre si hay fotosíntesis.
La escasez de agua ayudaría a mantener el planeta más caliente al absorber el suelo más radiación solar que al hielo si el planeta está lejos de su sol y la escasez de agua en la atmósfera impediría un efecto invernadero desbocado y una gran disociación ultravioleta del agua si está demasiado cerca.
Al menos esto es lo que dicen los modelos computacionales sobre los que se ha trabajado recientemente. La vida en un planeta de este tipo podría manifestarse gracias a la presencia de oxígeno libre.
El Sol será cada vez más brillante y la Tierra sufrirá sus efectos. La radiación del Sol evaporará más agua y los disociará en oxígeno e hidrogeno. Este proceso hará que pierda gran parte de su masa acuosa, pero mantendrá el planeta en condiciones habitables hasta casi el final de la vida de nuestra estrella.
Según este estudio incluso un planeta como Venus podría haber sido habitable en el pasado (hace 1000 millones de años) si una vez tuvo océanos y pasó por un proceso de desecación de este tipo.
Por tanto, un punto de azul pálido no es el único candidato a albergar vida. Aunque la estabilidad en el tiempo de un mundo con tan poca agua es discutida por otros expertos.

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Diagrama que muestra una comparativa entre nuestro sistema planetario y el sistema de Gliese 581. Se representa además la zona habitable respecto a la masa de la estrella. Tanto la distancia como la masa se representan en escala logarítmica. Foto: Franck Selsis / ESO.

Pero encontrar un planeta de tipo terrestre en una estrella en la zona habitable como para que pueda contener algo de agua líquida y lo suficientemente viejo como para que haya habido tiempo para que evolucionase la vida no significa necesariamente que haya vida.
Necesitamos tomar espectros de ese planeta y extraer de él los biomarcadores que indiquen la presencia de vida. Lo malo es que, de momento, no tenemos la tecnología suficiente para esta tarea.
De todos modos investigadores como los del Virtual Planetary Laboratory ya se están pensando qué biomarcadores habría que estudiar. La presencia de vapor de agua quedaría revelada en los espectros. El dióxido de carbono indicaría que se trata de un planeta de tipo rocoso, a diferencia de la presencia de hidrógeno y helio. Si se dan estas condiciones se podría interpretar que las áreas oscuras corresponderían a océanos y las claras a continentes. Pero estamos muy lejos de poder tomar una imagen de un exoplaneta, así que eso lo podríamos ver como cambios de brillo según el planeta gira sobre sí mismo.
Lo ideal sería tomar espectros infrarrojos, pues la señal sería más intensa en esa parte del espectro. En la Tierra las plantas reflejan gran cantidad de radiación infrarroja gracias a la clorofila (es lo que cualquier aficionado a la fotografía conoce como “efecto wood”), pero no sabemos si en otros planetas los pigmentos fotosintéticos serán los mismos o se comportarán de manera similar.
Una de las pruebas más importantes que se podrían encontrar sería la presencia simultánea de oxígeno (u ozono) y metano libres a la vez. Esta presencia revelaría la existencia de un desequilibrio químico que sería imposible de mantener sin que ambos gases se repusieran constantemente, pues el oxígeno es muy reactivo y rápidamente oxidaría al metano. La presencia de ambos gases revela un desequilibrio termodinámico que sólo la presencia de vida podría explicar. En la Tierra el oxígeno es producido por la fotosíntesis y el metano por algunos tipos de microorganismos, aunque también puede producirse geológicamente.
De momento sólo hay modelos computacionales cuyas predicciones pueden ser comparadas con las rudimentarias observaciones existentes, pero los colores de uno de estos exoplanetas en visible, infrarrojo y ultravioleta ya pueden ser suficientes como para sugerir la sospecha de presencia de vida.
Pero incluso la ausencia de oxígeno no significa que no haya vida. Gran parte de la historia biológica de nuestro mundo se dio en una atmósfera carente de oxígeno. Primero porque este gas no se producía y luego, cuando apareció la fotosíntesis, reaccionaba pronto con los minerales. Al principio la vida generaba gases como el metano, pero este gas también se puede producir por métodos abióticos, así que su presencia en los espectros no diría nada sobre la presencia de vida en un exoplaneta.
Por esta razón se estudia también la posibilidad de biomarcadores como los organo-sulfurosos que son producidos por microorganismos terrestres en grandes cantidades. Aunque los rayos ultravioletas los descomponen con rapidez y no se acumulan en la atmósfera, entre sus subproductos está el etano, que sí se acumula y deja una señal clara en el infrarrojo. Un exoplaneta anóxico con vida anaeróbica podría revelar la presencia de dicha vida como un contenido alto de etano y metano (Astrobiology, vol 11, p 419).
El futuro telescopio espacial Webb quizás pueda tomar espectros atmosféricos de baja resolución de algunos exoplanetas, incluso de unos pocos planetas que transiten según nuestra perspectiva sobre el disco de estrellas tipo M. Ya se trabaja en modelos sobre esos casos para poder compararlo en el futuro.
Pero la perspectiva no es optimista. Algunos congresistas están presionando para que se cancele el Webb debido a los retrasos (lógicos) y gasto por encima de lo presupuestado. Ni siquiera se espera que se lance antes de 2018 (los plazos en este tipo de investigación son muy tristes). A esto se suman los recortes presupuestarios sobre el telescopio europeo extragrande que ya comprometen su capacidad para observar exoplanetas al reducirse las ambiciones técnicas del proyecto.
Para poder realizar mejores observaciones se necesitaría sistemas interferométricos espaciales. Pero de estos proyectos sólo hay un par de ideas y unos nombres (Terrestrial Planet Finder y Darwin) y poco más. No se están financiando ni sus estudios preliminares y queda muy lejos su posible aprobación.
La búsqueda de vida está fuertemente condicionada por lo que creemos que es la vida y por el único caso que conocemos, que es la de la Tierra. Incluso en la propia Tierra hay casos de vida extrema que serían difíciles de identificar en otros cuerpos.
Si en alguno de esos planteas hay civilizaciones tecnológicas avanzadas quizás hayan cometido los mismos errores que nosotros y podamos ver señales de la presencia de compuestos fluorocarbonados en su atmósfera, por ejemplo. Pero si así es, la ventana temporal para observarlo es muy escasa, porque una civilización así termina por autoextinguirse. Y es que la búsqueda de vida ahí fuera siempre nos puede hacer meditar y saber más sobre la vida aquí en la Tierra, incluida la vida humana.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3618

Fuentes y referencias:
Nota en Astrobio I.
Nota en Astrobio. II
Imagen cabecera: La Tierra vista por Rosetta (ESA).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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15 Comentarios

  1. Ramanujan:

    Sugerente esta entrada, que a mí me motiva varios comentarios. Estoy de acuerdo con lo que se dice sobre el paulatino aumento del brillo del Sol, pero con la diferencia de que todas las informaciones que yo tengo pronostican que aunque el planeta sobreviviría hasta la fase de gigante roja de nuestra estrella, antes de pasados mil millones de años la temperatura en la Tierra sería tan elevada que la vida ya no sería posible para esas fechas. Recuérdese que los extremófilos resistentes a la temperatura conocidos poseen un límite que bordea los 130º C y no digamos sobre otros organismos más complejos.
    Y sobre otra cuestión, señalar que si se barajan todas las posibilidades para encontrar vida, existe una que hoy por hoy es imposible de contrastar. Es la posibilidad de que la vida haya emergido en satélites. Que en la enorme cantidad de exoplanetas que ya se han detectado hubiese algunos con satélites donde las condiciones hayan hecho posible la aparición de formas de vida más o menos exóticas, sin tener que ajustarnos a las clásicas condiciones que determinan la habitabilidad en una estrella. Si difícil es ya detectar vida en un planeta, detectarla en satélites de esos planetas aumenta el grado de dificultad en términos exponenciales. No obstante, no se olvide que en nuestro sistema solar existen tres satélites, Encelado, Europa y Titán, de enorme interés desde ese punto de vista. Aunque a mí me da la impresión que dado el raquítico desarrollo de nuestra tecnología, tendrán que pasar muchas generaciones antes de que se den pasos significativos, en un sentido o en otro.

  2. joabbl:

    Muy interesante, y efectivamente el punto central del artículo es bastante obvio, pero no por ello menos importante. Estas noticias tienen algo de melancólico. Los mundos que habrá por ahí fuera y que nunca conoceremos. Y encima las pocas cosas que están a nuestro alcance para conocer siquiera su existencia las hacemos a medias en el mejor de los casos mientras nos gastamos millonadas y millonadas en apuntalar un sistema que se cae a pedazos gracias a nuestra estupidez y codicia. Si al final caemos seguro que no seremos los primeros. Ni los últimos. Pero el universo sigue y todo se recicla camino de… ¿quién puede decirlo con seguridad?.

    Saludos

  3. NeoFronteras:

    Estimado Ramanujan:
    Siempre ha habido especulaciones acerca del fin de la vida en la Tierra. El tome máximo es la vida del Sol y su fase de gigante roja, pero ahora incluso hay especulaciones sobre si la Tierra pudiera sobrevivir a esa fase.
    Antes de que se llegue a ese punto se han sugerido varios finales.
    Uno es del calentamiento excesivo, pero eso depende también de cómo la vida adapte al propio planeta.
    Otro es la pérdida de todo el dióxido de carbono. cada vez hay menos cantidad de ese gas que los volcanes no reponen debido a que la tectónica es cada vez más débil. Sin dióxido de carbono no hay productores primarios y no hay vida.
    El fin de la propia tectónica o del campo magnético podría ser otro final, aunque depende de los plazos temporales considerados.
    Es muy difícil especular a varios miles de millones de años vistas qué ocurrirá o si la vida se adaptará.
    También están los impactos de grandes cuerpos, explosiones de supernovas cercanas, etc.
    Pase lo que pase todo tiene un fin, lo tendrá la Tierra, pero también el propio Universo.
    Sólo somos nosotros, pequeños inmortales, los que nos preocupamos por esas cosas, cuando en realidad el tiempo que se nos ha asignado a cada uno de nosotros es infinitamente menor.

  4. NeoFronteras:

    Estimado joabbl:
    Efectivamente, sí hay un poso de melancolía por los mundos a los que no viajaremos, pero también pena por no conocer su existencia en un plazo de tiempo aceptable sabiendo que lo único que se interpone es el dinero que la voluntad política no quiere poner, mientras que para otras cosas mucho más secundarias siempre hay recursos económicos.

  5. Ramanujan:

    Estimado Neo, claro que son posibles muchos finales para la vida en la Tierra, pero yo me refería exclusivamente al fin de la vida en la Tierra causada por el aumento continuo de la luminosidad del Sol y las estimaciones que yo conozco es que no se alcanzarán siquiera los próximos mil años, que es lo que se comenta en la entrada, donde se afirma “El Sol será cada vez más brillante y la Tierra sufrirá sus efectos. La radiación del Sol evaporará más agua y los disociará en oxígeno e hidrogeno. Este proceso hará que pierda gran parte de su masa acuosa, pero mantendrá el planeta en condiciones habitables hasta casi el final de la vida de nuestra estrella.”
    En esto es en lo que discrepo, varios miles de millones de años antes de que acabe la vida de la estrella habrá dejado de existir vida en la Tierra, independientemente de otras causas que se puedan dar para ello.

  6. NeoFronteras:

    Bueno, eso es lo que cree Kevin Zahnle según sus modelos, pero una predicción tan a largo plazo es siempre atrevida, en un sentido o en otro.
    Incluso mil millones de años es un plazo de tiempo muy largo, el doble del tiempo que la vida compleja ha estado sobre la Tierra evolucionando.
    No deja de ser una paradoja que pensemos sobre estas cosas cuando a la vida terrestre, tal y como la conocemos, no le quedan ni 50 años por nuestra culpa.

    Esto evoca un chiste ya viejo. En una sala de conferencias el conferenciante, un astrofísico, habla de la evolución del Sol y dice que en 5000 millones de años se convertirá en gigante roja destruyendo la Tierra. Entre la audiencia un sorprendido y aterrorizado oyente pregunta por lo que acaba de decir. El astrofísico le dice:
    -“Sí, que en 5000 millones de años el Sol destruirá la Tierra”
    A lo que el otro responde:
    -“¡Uf, que susto! ¡Había entendido 500 millones de años!”

  7. Ramanujan:

    En mi último comentario donde pone “las estimaciones que yo conozco es que no se alcanzarán siquiera los próximos mil años”, debe decir “mil millones de años”.
    Referente a otra cuestión cabe decir que las estrellas más próximas al Sol son el “sistema alfa de centauro”, que son tres estrellas, una enana roja “próxima de centauro” que es la más próxima de las tres a 4´2 a. l. y las otras dos son estrellas similares al Sol, con un grado de metalicidad similar en “alfa de centauro-b” y con más metalicidad aún que el Sol “alfa de centauro-a” que es un poco mayor que el Sol. Me sorprende lo poco que se investiga por parte de las grandes agencias del espacio este sistema de estrellas vecino, que podría aportarnos grandes sorpresas. Se sabe que en él no existen exoplanetas gigantes, pero hay un factor en contra y es el hecho de que estas dos estrellas mayores giran entre sí, en torno a su centro de masas, con lo que es mucho más difícil la existencia de planetas en órbita estable, aunque no imposible.

  8. NeoFronteras:

    Quizás sí se investigan, pero quizás no tienen resultados. No tenemos tecnología para ver cualquier exoplaneta y los sistemas de velocidad radial y de tránsito sólo funcionan si la orientación es la adecuada.
    Si sólo tienen planetas pequeños entonces aún no los podemos detectar o ver. Por el método Doppler serían indetectables aún y visualmente producirían un puntito cegado por la estrella. Incluso si hay tránsito habría que esperar años y no hay tiempo de telescopio para ello. Kepler funciona apuntando continuamente a muchos miles de estrellas a la vez y entonces compensa.

    De todos modos, incluso unos pocos años luz es una distancia inmensa como para soñar viajar hasta allí.

  9. lluís:

    Por cierto podríamos ir pensando en hacerle un monumento al “Hubble”,nos ha enseñado cosas increíbles acerca del Universo y de sus “habitantes”.Su sucesor va a tardar demasiado, si es que se llega a ejecutar, por que guste o no estamos bajo mandando de las fuerzas de mercado, y el “mercado” no suele estar por sutilezas sobre indagaciones que aporten respuestas sobre nuestros origenes y nuestro devenir.Y como que veo por ahí una especie de pesimismo cósmico(sí ya sé, otros dirán realismo)creo que es mejor seguir el consejo que dice : ” Vive como si fueras a morir mañana y aprende como si fueras a vivir eternamente”.Quíen sabe, quizá la biología sintetica, la IA, la robótica, las nanotecnologías y en general las ciencias de la información, si llegan a tiempo, consigan cosas que ahora nos pueden parecer ciencia-ficción. Y, si tampoco es así, pues da lo mismo.Soñar no cuesta dinero y desde luego es un sueño con algunos fundamentos.
    Saludos.

  10. tomás:

    Todo parece indicar que hay varios sucesos que coinciden en limitar la vida en la Tierra a los próximos 1000 millones de años: la evolución solar, la tectónica de placas, incluso -quizás- el alejamiento constante de la Luna, la evolución de la eclíptica aunque no sé si estas dos últimas pueden ser tan determinantes para la vida que es de lo que hablemos. Pero en tan dilatado lapso el impacto de un gran meteorito es casi inevitable, a no ser que nuestra tecnología, en la que creo, sea capaz de concebir un remedio y una economía racional sea suficiente para financiarlo. Posiblemente tampoco esto sea suficiente para terminar con la vida, pero si están aún aquí nuestros descendientes, les convendría estar preparados para algo que puede darse -por decir algo-pasado mañana. Es decir que deberíamos prepararnos ya para esa eventualidad.

  11. Miguel Angel:

    Estimado Ramunujan:

    Una leve matización: hay seres vivos en las fumarolas de las dorsales oceánicas a mas de 200 grados de temperatura.

    Saludos y abrazos

  12. NeoFronteras:

    Estimado Miguel ángel:
    Si tiene una referencia al respecto me gustaría conocerla. Por lo que hay por ahí publicado sólo se pueden encontrar microorganismos que prosperen a 120 grados centígrados. En pruebas de laboratorio algunos no mueren hasta los 150.
    Esos 200 grados puede que no sean centígrados, sino Fahrenheit.
    Esas criaturas pueden vivir por encima de 100 grados porque el agua, a la presión reinante en el fondo del océano, no hierve.
    De todos modos a partir de esa temperatura las proteínas empiezan a desnaturalizarse.
    En un exoplaneta no puede haber esas temperaturas a no ser que la presión sea inmensa, de otro modo hierve y el agua desaparece.
    Todo esto, naturalmente, según la vida que conocemos, basada en un disolvente (polar) como el agua. Hay gente que ha sugerido el amoniaco o una mezcla de amoniaco y agua, todo a una T más baja que la terrestre.

  13. Miguel Angel:

    Estimado Neo:

    La referencia a los 200 grados proviene de uns inmersión con submarino robótico en la fosa de las Marianas. Creo que no es un error en la escala de medir la temperatura, aunque no sería descartable dado que el reportaje estaba traducido. Se referían a gusanos poliquetos, que son bastante grandes, y no explicaban ni mostraban exactamente dónde habían situado la sonda y hay que tener en cuenta que basta con alejarse un poquito del chorro principal de la fumarola para que la temperatura caiga en picado, además hay que tener en cuenta el tubo que proteje al gusano…
    He buscado el video y solo he encontrado un fragmento es el video de youtube de 01:24 de duración que aparece a mitad de página:

    http://cienciaenremojo.wordpress.com

    Otro enlace sobre medusas en las chimeneas habla de temperaturas superiores:

    http://www.solociencia.com/biologia/07052001.htm

  14. NeoFronteras:

    Pues se refiere a la temperatura de la boca de la chimenea o cercanías, donde, efectivamente la temperatura es muy alta, pero donde no hay vida. Allí esa temperatura puede ser muy elevada y a los pocos metros bajar a los 2 o 4 grados.

    En la segunda referencia lo dice claramente:

    “registró temperaturas del agua de 330 grados centígrados en la boca de una de las fumarolas”

  15. Ramanujan:

    Miguel Angel, últimamente no he podido leer Neofronteras, pero mi respuesta es exactamente la misma que te ha dado Neo. La desnaturalización de proteinas u otros compuestos bioquímicos hace que la vida conocida no pueda alcanzar los 130ºC. Otra cosa es la temperatura del entorno donde se hallan estos organismos. Si así fuera y existiesen organismos vivos a temperturas superiores, se trataría de otra clase de vida distinta a la conocida, empeño en el que hay gente investigando, pero de momento no se ha encontrado nada.

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