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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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 [1].
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 [2].
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 [3]).
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 [4]
Fuentes y referencias:
Nota en Astrobio I. [5]
Nota en Astrobio. II [6]
Imagen cabecera: La Tierra vista por Rosetta (ESA).