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Desarrollan modelos sobre cómo podrían ser los indicadores espectrales de la presencia de vida en planetas similares a la Tierra.

Estamos ya acariciando la posibilidad poder encontrar bioindicadores, es decir, pruebas de la existencia de vida, en los espectros de exoplanetas. Pero antes de que eso ocurra los científicos deben de ponerse de acuerdo en qué indicadores son los adecuados. Básicamente deben saber qué buscar en los espectros.

Desafortunadamente, no tenemos aún espectros de transmisión de planetas de tipo rocoso como la Tierra, pero quizás los tengamos en el futuro.

El plan incluye la búsqueda de análogos de la Tierra, planetas rocosos que orbitan dentro de la zona habitable de su estrella madre y que tengan atmósferas compuestas de nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. Sin embargo, la atmósfera de la Tierra ha evolucionado considerablemente en el tiempo a partir de la tóxica mezcla de nitrógeno, dióxido de carbono y gas volcánico.

Así, uno los hitos de la vida en la Tierra fue la aparición de organismos fotosintéticos, que provocó una transición que condujo a la atmósfera rica en oxigeno que vemos hoy.

Los últimos 500 millones de años (eón Fanerozoico) han sido particularmente significativos para la evolución de la atmósfera terrestre y las especies terrestres. Este período vio un aumento significativo en el contenido de oxígeno y la aparición de animales, dinosaurios y plantas terrestres.

Un equipo de investigadores de Cornell ha creado una simulación de la atmósfera terrestre durante el Fanerozoico que podría tener implicaciones en la búsqueda de vida en planetas extrasolares. El artículo en el que describen sus hallazgos se ha publicado recientemente.

Además, han puesto a disposición de todos el modelo completo y los simulados espectros de alta resolución resultantes. Esto podría ser una herramienta para planificar, optimizar e interpretar futuras observaciones con telescopios terrestres y espaciales.

Con más de 5500 exoplanetas confirmados hasta la fecha y otros casi 10000 candidatos en espera de confirmación. Los futuros telescopios terrestres y espaciales ampliarán aún más las posibilidades de analizar sus atmósferas a través de espectroscopia de transmisión, que consiste en analizar la luz que atraviesa la atmósfera de un exoplaneta cuando pasa por delante de su estrella en relación con el observador durante los tránsitos.

Hasta la fecha, se conocen alrededor de 35 exoplanetas rocosos que orbitan en las zonas habitables de sus estrellas. Aunque el Telescopio Espacial James Webb de la NASA está al borde de la capacidad técnica, ahora es posible analizar la atmósfera de algunos de estos exoplanetas. De hecho ya se ha empezado a tomar espectros de algunos exoplanetas gracias al telescopio Webb.

Pero los científicos necesitan saber qué buscar y los modelos pueden ayudar a identifican planetas como la Tierra que tengan vida, aunque sea microbiana.

A pesar de la gran cantidad de exoplanetas descubiertos y caracterizados, hay una escasez de análogos de la Tierra cuyas atmósferas se encuentren en diversas fases de evolución, en especial en el caso del eón Fanerozoico.

Para predecir cómo sería la atmósfera de este eón, el grupo de investigadores creó un modelo que combina modelos establecidos con nuevas simulaciones atmosféricas. Con ellos consiguieron simular los espectros de transmisión en cinco incrementos de 100 millones de años del Fanerozoico generados por un planeta similar a la Tierra en tránsito. Con ello se cubre la época en la que la biosfera se diversificó y los bosques se generalizaron, cambiando la mezcla de oxígeno y otros gases en el aire. Es decir, encontrar las proporciones de gases adecuadas no solo indicaría la presencia de vida, sino, además, la presencia de vida compleja.

La clave para sus simulaciones fue el contenido de oxígeno de la atmósfera, que aumentó de aproximadamente el 10% al comienzo del período Cámbrico al 35% al del Fanerozoico. Según ellos, los niveles más altos de oxígeno resultante fueron posiblemente un requisito previo para la evolución de la vida compleja, incluidos los dinosaurios y los mamíferos.

Encontraron que dos combinaciones de elementos (oxígeno y metano, y ozono y metano) constituirían indicadores de la presencia de vida. Estos bioindicadores aparecieron más fuertes hace unos 300 millones de años, cuando los niveles de oxígeno eran significativamente más altos.

Esta investigación se ve reforzada por otro estudio reciente dirigido por un equipo del Dartmouth College. En su artículo este otro equipo describe cómo simularon una gama de espectros de transmisión para así crear un algoritmo que identificara posibles bioindicadores en análogos de la Tierra. Probaron este algoritmo en tres épocas de evolución atmosférica de planetas similares a la Tierra que orbitan una serie de estrellas anfitrionas. Según afirman, la herramienta de diagnóstico resultante se puede aplicar a futuras observaciones para así limitar la habitabilidad planetaria.

Estos estudios tienen implicaciones drásticas para la astrobiología al proporcionar un modelo que encuentre planetas en diversas etapas de habitabilidad.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Preprint en ArXiv.
Ilustración: T. Pyle/JPL-Caltech/NASA Ames.