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La vida probablemente no puede existir en tantos planetas como alguna vez pensamos
Adrián Pelletier | Unsplash
Cuando se lanzó el Observatorio Espacial Kepler en 2009, comenzó a encontrar planetas alrededor de otras estrellas a un ritmo que entusiasmó a los astrónomos. Estos datos llevaron a la estimación de que nuestra galaxia debe contener alrededor de 40 mil millones de planetas similares a la Tierra que orbitan en las zonas habitables de estrellas similares al Sol y enanas rojas.
La zona habitable es la región alrededor de una estrella donde puede existir agua líquida en la superficie de un planeta. Es importante porque la evidencia en la Tierra sugiere que el agua líquida es crucial para la vida. Y si la vida comienza fácilmente en mundos similares a la Tierra, los números de Kepler sugieren que nuestra galaxia debe estar repleta de vida. Así que la carrera está en marcha para encontrar pruebas de ello. Se están diseñando varios telescopios espaciales para buscar la firma espectroscópica única que debe producir la vida.
Pero un desafío clave será encontrar los mejores objetivos: planetas donde las condiciones parezcan más propicias para la vida compleja. Y los astrobiólogos han comenzado a señalar que el agua líquida por sí sola no es suficiente. Si nos guiamos por la Tierra, la proporción de otras moléculas también es importante. Por ejemplo, demasiado dióxido de carbono o monóxido de carbono mata la vida compleja tal como la conocemos.
Hoy, Edward Schwieterman del Instituto de Astrobiología de la NASA en Riverside, California, y algunos colegas han revisado la definición de zona habitable para tener en cuenta los niveles de monóxido de carbono y dióxido de carbono. Como resultado, dicen que la zona habitable para la vida compleja debe ser significativamente más pequeña, aproximadamente una cuarta parte de lo que permite la definición anterior. Nuestros resultados tienen una serie de implicaciones importantes para la búsqueda de firmas biológicas de exoplanetas y vida compleja más allá de nuestro sistema solar, dicen Schwieterman y compañía.
Primero algunos antecedentes. El tamaño de una zona habitable es difícil de calcular porque las temperaturas de la superficie dependen de varios procesos de retroalimentación en la atmósfera, como el efecto invernadero. La definición convencional de una zona habitable especifica una atmósfera que contiene nitrógeno, dióxido de carbono y agua, estabilizada por el mismo proceso de retroalimentación de carbonato y silicato que existe en la Tierra.
El ciclo de carbonato-silicato es un proceso a largo plazo en el que las rocas de silicato reaccionan con el agua y el dióxido de carbono para crear rocas de carbonato, que luego se vuelven a convertir en rocas de silicato y gas de dióxido de carbono por altas presiones y temperaturas y por vulcanismo. Esto conduce a un circuito de retroalimentación que mantiene los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera relativamente estables, lo que permite que un efecto invernadero aumente las temperaturas de la superficie.
En el borde interior de la zona habitable, los niveles relativamente bajos de dióxido de carbono pueden crear temperaturas lo suficientemente altas para el agua líquida. En la Tierra, los niveles necesarios de dióxido de carbono han variado a lo largo de la historia de decenas a cientos de partes por millón.
Pero para las regiones media y exterior de la zona habitable, las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico deben ser mucho más altas para mantener las temperaturas propicias para el agua líquida superficial, dicen Schwieterman y compañía.
Por ejemplo, un exoplaneta que a menudo se considera un buen candidato para la vida extraterrestre es Kepler-62f. Este planeta tiene aproximadamente tres veces la masa de la Tierra y orbita alrededor de su anfitrión en la constelación de Lyra a aproximadamente la misma distancia que Venus. Pero debido a que el anfitrión es menos brillante que el sol, Kepler-62F recibe aproximadamente la misma cantidad de luz solar que Marte, por lo que se encuentra en el borde exterior de la zona habitable.
El efecto invernadero fácilmente podría hacer que Kepler-62f se calentara lo suficiente como para tener agua líquida. Pero Schwieterman y compañía calcularon que se necesitarían de tres a cinco barras de dióxido de carbono para hacer el truco. Eso es 1000 veces más de lo que ha existido en la Tierra durante la historia de la vida compleja aquí.
El equipo señala que estos niveles de dióxido de carbono son venenosos para la vida más compleja en la Tierra hoy en día, y que se cree que el aumento de los niveles en el pasado fue un factor importante en las extinciones masivas. Los límites fisiológicos del nivel de dióxido de carbono que la vida puede tolerar deben tenerse en cuenta al definir las zonas habitables. Por lo tanto, Kepler-62f puede no ser un buen candidato después de todo.
El monóxido de carbono también amenaza la vida compleja. Schwieterman y sus colegas calculan que es probable que los planetas que orbitan estrellas frías tengan niveles más altos de monóxido de carbono porque las condiciones fotoquímicas son más propicias para producirlo. Esto impone otra restricción a las zonas habitables.
El cálculo final del equipo es determinar cómo estas restricciones cambian nuestra comprensión actual del tamaño de la zona habitable. Una implicación es que no podemos esperar encontrar signos de vida inteligente o firmas tecnológicas en planetas que orbitan enanas M tardías o en planetas potencialmente habitables cerca del borde exterior de sus zonas habitables, dicen Schwieterman y compañía.
Eso tendrá un impacto significativo en futuras búsquedas de firmas biológicas de otros planetas. Es posible que los astrónomos decidan concentrarse en estrellas más cálidas, similares al Sol, donde las condiciones para la vida compleja probablemente sean más favorables.
Pero los diseñadores de futuros telescopios espaciales no deben temer por la falta de objetivos. Incluso si la zona habitable es significativamente más pequeña de lo que se pensaba anteriormente, lo más probable es que haya cientos de millones de candidatos solo en nuestra galaxia. Eso debería ser más que suficiente para las misiones planeadas actualmente.
Ref: arxiv.org/abs/1902.04720 : Una Zona Habitable Limitada Para La Vida Compleja