Nadie está de acuerdo en lo que significa que un planeta sea habitable

Concepto artístico de Kepler 22b NASA

Hace poco menos de un mes, los científicos anunciaron que se había detectado vapor de agua en la atmósfera de K2-18b, un exoplaneta a 110 años luz de distancia. De manera crucial, el planeta estaba en la zona habitable de su estrella (la región alrededor de una estrella que es lo suficientemente templada para el agua superficial líquida, a veces denominada zona Goldilocks). Pero el uso de esa frase es bastante controvertido. Aunque los humanos ciertamente no podrían vivir en K2-18b, hay cama tle acuerdo entre expertos sobre si se podría encontrar allí alguna forma de vida microbiana extrema. Podría haber estado en la zona habitable, pero nadie podía estar de acuerdo si K2-18b era realmente habitable o no t .

Este desacuerdo se debió en parte a que no teníamos un consenso sobre qué tipo de planeta era K2-18b, pero también a que hay muchas formas diferentes de definir la habitabilidad. Algunos científicos creen que una superficie rocosa es esencial. Otros pensaron que la vida microbiana podría encontrar una manera de existir en el aire, como las bacterias que transportan el polvo en el viento. Algunos querían una prueba de una superficie gruesa y cálida, mientras que otros no estaban tan seguros de que fuera necesario.

Nada de esto fue sorprendente. La habitabilidad es un término vago y de jerga. Si le pides a cien científicos que definan qué hace que un planeta sea habitable, obtendrás cien respuestas diferentes.

Gran parte de la discusión ha sido impulsada por lo que se sabe y la tecnología que tenemos para modelar planetas, dice Rory Barnes, astrónomo y astrobiólogo del Laboratorio de Planetas Virtuales de la Universidad de Washington.

Hasta hace relativamente poco, ni siquiera sabíamos si los planetas fuera del sistema solar eran comunes. Los astrónomos hicieron algunos descubrimientos aquí y allá, pero las cosas no despegaron hasta que se encendió el Telescopio Espacial Kepler de la NASA en 2009, ofreciendo un método más preciso para identificar planetas que transitan frente a sus estrellas anfitrionas.

Los datos que arrojaron esas observaciones fueron extremadamente limitados. Por ejemplo, en 2007, los científicos descubrieron Gliese 581c, el primer exoplaneta que era rocoso y se encontraba dentro de la zona habitable. En ese momento, esos eran los dos requisitos que la gente necesitaba para levantarse de la cama por la mañana y pensar que había algo a lo que valía la pena prestarle atención, dice Barnes.

El agua es esencial para la vida tal como la conocemos, por lo que, por un lado, este fue un primer paso realmente útil para determinar qué nuevos mundos deberían llamar nuestra atención. Por otro lado, descuidó otros requisitos de la vida, como una fuente de carbono, una fuente de energía y nutrientes esenciales, dice Stephanie Olson, investigadora planetaria de la Universidad de Chicago.

Un planeta que carece de estas otras cosas es virtualmente tan inhabitable como Plutón. Además, un planeta no tiene que residir en la zona habitable para ser habitable. Europa, la luna de Júpiter, y Titán y Encelado, las lunas de Saturno, son solo algunos ejemplos de posibles mundos oceánicos que despiertan el interés de los astrobiólogos a pesar de que se encuentran fuera de la zona habitable del sol.

Parte del problema es que hemos aislado inapropiadamente estas investigaciones de otras ciencias. Siempre les digo a los astrónomos, si quieren saber qué es la habitabilidad, entren en biología, dice Abel Méndez, astrobiólogo planetario y director del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo. A muchos les preocupa que los astrónomos estén aplicando de manera inapropiada las lecciones de la biología y la ciencia del clima a los mundos extraterrestres, y que esto sea lo que está causando tantas de estas disputas.

Por el contrario, existe el peligro de estar demasiado centrado en la Tierra, dice Barnes. Entendemos muy bien cómo funciona la Tierra, y podemos engañarnos a nosotros mismos pensando que ciertas firmas son automáticamente una señal de vida o niegan la posibilidad de vida. La vida podría existir en Titán o Europa, o tal vez incluso en Venus, en alguna forma que no estamos preparados para encontrar.

Mejorar nuestro enfoque significa que necesitamos un mejor intercambio de educación y datos entre diferentes campos de la ciencia. Eso nos lleva al Virtual Planet Lab, fundado en 2001 para comprender cómo se forma y evoluciona un planeta habitable, y cómo podríamos observar ese proceso en un exoplaneta real. La facultad del laboratorio, que incluye científicos del clima, investigadores atmosféricos, informáticos, biólogos, geofísicos y astrónomos, refleja el enfoque multidisciplinario que la ciencia planetaria debería seguir.

El laboratorio recientemente presentado VPLanet , software abierto que simula la evolución de un planeta durante miles de millones de años, principalmente (aunque no exclusivamente) para evaluar si ese planeta es o alguna vez fue potencialmente habitable y podría albergar agua líquida en su superficie.

Los modelos de VPLanet tienen en cuenta una serie de dinámicas diferentes, incluidos los procesos internos y geológicos, la evolución del campo magnético, el clima, el escape atmosférico, los efectos de rotación, las fuerzas de las mareas, las órbitas, la formación y evolución estelar, las condiciones inusuales como los sistemas estelares binarios y las perturbaciones gravitacionales de cuerpos que pasan. Otros investigadores pueden escribir nuevos módulos que se aproximen a otros procesos físicos y conectarlos al software.

Una herramienta como VPLanet está destinada a ayudar a reducir qué planetas de zonas habitables (y otros buenos candidatos) merecen más la pena estudiar en profundidad con los instrumentos existentes y los nuevos que estarán en línea. Pero sus intentos de caracterizar la historia de un planeta también podrían impulsarnos a observar algunos exoplanetas que normalmente descartaríamos. Tendemos a pensar en la historia de la Tierra como un viaje evolutivo salvaje, pero Barnes sugiere que en realidad podría ser bastante manso en comparación con la experiencia de muchos otros exoplanetas que ahora estamos identificando.

Para los planetas que orbitan estrellas de baja masa, como Próxima b, probablemente han pasado por una evolución considerable, dice Barnes. La luminosidad de sus estrellas anfitrionas ha disminuido mucho más rápidamente, emiten más radiación de alto nivel que es perjudicial para las atmósferas e inducen más efectos de marea en los planetas en órbita, solo algunas cosas que podrían cambiar drásticamente el cálculo de si un planeta podría albergar vida. .

Otros modelos pueden ayudarnos a reconocer otros tipos de dinámicas que podrían promover o bloquear la vida. Algunos tienen revisó la zona habitable límites sobre la base de una ciencia climática más precisa. Olson recientemente fue coautor de un papel que analizó qué tipo de dinámica oceánica podría ser crítica para fomentar un ciclo de nutrientes favorable para la vida. La mera presencia de un océano, argumenta, no establece si un nuevo mundo es habitable o no. Sin, digamos, suficiente fuerza de rotación o una atmósfera espesa, un océano no será significativo para aumentar las perspectivas de habitabilidad.

Lo que finalmente necesitamos es mejorar la representación de la biología en este tipo de modelos, dice Olson. Los biólogos tienen sus modelos, los científicos del clima tienen sus juguetes y luego están los astrónomos. Necesitamos encontrar formas de acoplar los datos.

Pero los modelos son solo una parte de la ecuación. También necesitamos hacer mejores observaciones de estos mundos. Queremos ver si un planeta tiene una atmósfera densa compuesta por los tipos de elementos importantes para la vida. Queremos buscar la presencia de firmas biológicas como el metano que se producen mediante procesos biológicos. Instrumentos como los telescopios espaciales Hubble y Kepler de la NASA han tenido un gran impacto, pero sus capacidades ya están al límite (Kepler se retiró el año pasado y el Hubble está en sus últimas).

El sucesor del Hubble, el telescopio espacial James Webb, está preparado para impulsar nuestra comprensión de estos exoplanetas a nuevas alturas. Su óptica inigualable y su capacidad para realizar observaciones inigualables en infrarrojo significan que debería poder caracterizar las atmósferas de exoplanetas distantes sin problemas. El telescopio espacial ARIEL de la ESA, cuyo lanzamiento está previsto para 2029, está diseñado específicamente para observar las estructuras químicas y térmicas de las atmósferas de los exoplanetas.

Méndez también piensa que es prudente estar abierto a la detección de tecnofirmas cuando pensamos en la habitabilidad, tal vez en forma de emisiones de radio, luces o productos químicos de la producción industrial. Hay otras formas de mirar un sistema y ver algunos indicios de vida, dice.

Sin embargo, el hecho es que la única forma real de saber si un lugar es habitable no es medir estas diferentes variables, es encontrar vida, dice Méndez. En biología, esa es la respuesta final. No hay otra forma de hacerlo. A pesar de eso, todo es solo una aproximación, una evaluación de potencial habitabilidad. Así que por ahora, los argumentos continuarán.

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