Investigación UNAM-NASA para detectar vida fuera de la Tierra
_ AntÃgona Segura, del Instituto de Ciencias Nucleares, parte de la investigación
Un grupo de astrónomos y astrobiólogos, encabezados por AntÃgona Segura, del Institude Ciencias Nucleares, y Shawn Domagal-Goldman, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, mostró que cuando se buscan gases asociados a la vida en otros planetas, no se puede confirmar la presencia de ésta al detectarse solamente un tipo de gas, por ejemplo oxÃgeno, ozono o metano, pues éstos pueden ser producidos por procesos abióticos.
Los cientÃficos publicaron los resultados de su investigación en la revista The Astrophysical Journal, donde reportaron que por medio de simulaciones muy detalladas recrearon la quÃmica atmosférica que podrÃa haber en planetas sin vida. Durante más de cuatro años probaron miles de variaciones en la composición atmosférica de los planetas y en el tipo de estrellas que orbitaban.
"Shawn y yo estudiábamos atmósferas similares de la Tierra cuando aún no tenÃa vida, y encontramos de forma independiente que habÃa mucho más ozono del esperado. El ozono viene del oxÃgeno, pero nuestras atmósferas tenÃan cantidades despreciables de este compuesto. Ese oxÃgeno, a diferencia del que respiramos hoy en dÃa era originado por reacciones quÃmicas en la atmósfera", señaló Segura. "Esto tiene importantes consecuencias para nuestros planes a futuro para buscar vida fuera de la Tierra", agregó Shawn Domagal-Goldman.
En nuestro planeta, casi todo el metano se produce biológicamente (el caracterÃsitico olor del excremento de las vacas es un ejemplo recurrente); pero también se puede obtener de maneras no biológicas, como en los volcanes del fondo de los océanos, que liberan este gas después de que se origina con la reacción de ciertas rocas con el agua de mar.
Bioseñales
Anteriormente, se pensaba que el ozono y el oxÃgeno eran las bioseñales más confiables. La vida es la principal fuente de oxÃgeno molecular en nuestro planeta, pues se causa por la fotosÃntesis de las plantas y organismos unicelulares. Como la vida produce oxÃgeno y éste se necesita para generar ozono, se pensaba que ambos gases eran una buena señal de la presencia de vida. Se sabe que tanto el oxÃgeno molecular como el ozono pueden producirse cuando la radiación ultravioleta rompe moléculas de dióxido de carbono (un carbono unido a dos oxÃgenos), pero investigaciones anteriores sugerÃan que no se darÃan en cantidades imporantes. La nueva indagación muestra que este proceso no biológico podrÃa crear suficiente ozono para ser detectable, asà que este gas no puede ser una prueba definitiva de la presencia de seres vivos.
"Encontramos que cuando el metano y el oxÃgeno, o el ozono, no son producidos por la vida, la relación entre sus concentraciones es diferente a aquella que presentan cuando ambos son el resultado de un proceso biológico. De esta forma, la detección de ambos compuestos son un indicador efectivo de la presencia de vida", añadió AntÃgona Segura. "Por otro lado, nuestra investigación fortalece el argumento de que el metano y el oxÃgeno juntos, o el metano y el ozono juntos, siguen siendo fuertes indicadores de vida".
Juntas, las moléculas de metano y oxÃgeno son una señal confiable de actividad biológica, porque el primero no dura mucho en una atmósfera que contiene moléculas con el segundo. Si los encontramos juntos en la atmósfera, el metano acaba de llegar, porque el oxÃgeno forma parte de una cadena de reacciones que consume rápidamente el metano. Asà que éste está siendo reemplazado continuamente, y la mejor manera de sustituirlo en presencia del oxÃgeno es con actividad biológica. Y también funciona al revés. Para mantener los niveles de oxÃgeno en una atmósfera con mucho metano se tiene que liberar más oxÃgeno, y el mejor método para hacerlo es con vida.
Programa automático
En el pasado, los cientÃficos ya habÃan utilizado modelos computacionales para simular la quÃmica atmosférica de planetas fuera delSistema Solar (exoplanetas), y el equipo de investigadores usó un modelo similar para su estudio. Sin embargo, desarrolló un programa para repetir automáticamente los cálculos miles de veces, de modo que se pudieron obtener resultados con una gama más amplia de composiciones atmosféricas y para planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas.
Fue importante realizar los cálculos para una amplia variedad de casos, porque la producción abiótica, es decir, no biológica de oxÃgeno, depende tanto del ambiente como del entorno estelar del planeta. Si hay muchos gases que consumen oxÃgeno, como metano o hidrógeno, el oxÃgeno y el ozono producidos desaparecerÃan rápidamente. Por otro lado, si la cantidad de los que consumen oxÃgeno es muy baja, éste y el ozono permanecerán por mucho tiempo.
Ahora planean utilizar los resultados de esta investigación para hacer recomendaciones sobre los requerimientos de los futuros telescopios espaciales diseñados para buscar señales de vida en las atmósferas de los exoplanetas. "El contexto es la clave, no podemos buscar solamente oxÃgeno, ozono o metano", dijo Domagal-Goldman. Ahora sabemos qué tipo de mediciones tenemos que hacer. El siguiente paso es pensar en lo que hay que construir y cómo construirlo.
El equipo que escribió el artÃculo está comformado por una colaboración internacional que incluye expertos de NASA Goddard, NASA Ames, de NAI/VPL, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM; de la Universidad de St. Andrews, St. Andrews, Escocia, y de la Universidad de Washington, Seattle.
Un grupo de astrónomos y astrobiólogos, encabezados por AntÃgona Segura, del Institude Ciencias Nucleares, y Shawn Domagal-Goldman, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, mostró que cuando se buscan gases asociados a la vida en otros planetas, no se puede confirmar la presencia de ésta al detectarse solamente un tipo de gas, por ejemplo oxÃgeno, ozono o metano, pues éstos pueden ser producidos por procesos abióticos.
Los cientÃficos publicaron los resultados de su investigación en la revista The Astrophysical Journal, donde reportaron que por medio de simulaciones muy detalladas recrearon la quÃmica atmosférica que podrÃa haber en planetas sin vida. Durante más de cuatro años probaron miles de variaciones en la composición atmosférica de los planetas y en el tipo de estrellas que orbitaban.
"Shawn y yo estudiábamos atmósferas similares de la Tierra cuando aún no tenÃa vida, y encontramos de forma independiente que habÃa mucho más ozono del esperado. El ozono viene del oxÃgeno, pero nuestras atmósferas tenÃan cantidades despreciables de este compuesto. Ese oxÃgeno, a diferencia del que respiramos hoy en dÃa era originado por reacciones quÃmicas en la atmósfera", señaló Segura. "Esto tiene importantes consecuencias para nuestros planes a futuro para buscar vida fuera de la Tierra", agregó Shawn Domagal-Goldman.
En nuestro planeta, casi todo el metano se produce biológicamente (el caracterÃsitico olor del excremento de las vacas es un ejemplo recurrente); pero también se puede obtener de maneras no biológicas, como en los volcanes del fondo de los océanos, que liberan este gas después de que se origina con la reacción de ciertas rocas con el agua de mar.
Bioseñales
Anteriormente, se pensaba que el ozono y el oxÃgeno eran las bioseñales más confiables. La vida es la principal fuente de oxÃgeno molecular en nuestro planeta, pues se causa por la fotosÃntesis de las plantas y organismos unicelulares. Como la vida produce oxÃgeno y éste se necesita para generar ozono, se pensaba que ambos gases eran una buena señal de la presencia de vida. Se sabe que tanto el oxÃgeno molecular como el ozono pueden producirse cuando la radiación ultravioleta rompe moléculas de dióxido de carbono (un carbono unido a dos oxÃgenos), pero investigaciones anteriores sugerÃan que no se darÃan en cantidades imporantes. La nueva indagación muestra que este proceso no biológico podrÃa crear suficiente ozono para ser detectable, asà que este gas no puede ser una prueba definitiva de la presencia de seres vivos.
"Encontramos que cuando el metano y el oxÃgeno, o el ozono, no son producidos por la vida, la relación entre sus concentraciones es diferente a aquella que presentan cuando ambos son el resultado de un proceso biológico. De esta forma, la detección de ambos compuestos son un indicador efectivo de la presencia de vida", añadió AntÃgona Segura. "Por otro lado, nuestra investigación fortalece el argumento de que el metano y el oxÃgeno juntos, o el metano y el ozono juntos, siguen siendo fuertes indicadores de vida".
Juntas, las moléculas de metano y oxÃgeno son una señal confiable de actividad biológica, porque el primero no dura mucho en una atmósfera que contiene moléculas con el segundo. Si los encontramos juntos en la atmósfera, el metano acaba de llegar, porque el oxÃgeno forma parte de una cadena de reacciones que consume rápidamente el metano. Asà que éste está siendo reemplazado continuamente, y la mejor manera de sustituirlo en presencia del oxÃgeno es con actividad biológica. Y también funciona al revés. Para mantener los niveles de oxÃgeno en una atmósfera con mucho metano se tiene que liberar más oxÃgeno, y el mejor método para hacerlo es con vida.
Programa automático
En el pasado, los cientÃficos ya habÃan utilizado modelos computacionales para simular la quÃmica atmosférica de planetas fuera delSistema Solar (exoplanetas), y el equipo de investigadores usó un modelo similar para su estudio. Sin embargo, desarrolló un programa para repetir automáticamente los cálculos miles de veces, de modo que se pudieron obtener resultados con una gama más amplia de composiciones atmosféricas y para planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas.
Fue importante realizar los cálculos para una amplia variedad de casos, porque la producción abiótica, es decir, no biológica de oxÃgeno, depende tanto del ambiente como del entorno estelar del planeta. Si hay muchos gases que consumen oxÃgeno, como metano o hidrógeno, el oxÃgeno y el ozono producidos desaparecerÃan rápidamente. Por otro lado, si la cantidad de los que consumen oxÃgeno es muy baja, éste y el ozono permanecerán por mucho tiempo.
Ahora planean utilizar los resultados de esta investigación para hacer recomendaciones sobre los requerimientos de los futuros telescopios espaciales diseñados para buscar señales de vida en las atmósferas de los exoplanetas. "El contexto es la clave, no podemos buscar solamente oxÃgeno, ozono o metano", dijo Domagal-Goldman. Ahora sabemos qué tipo de mediciones tenemos que hacer. El siguiente paso es pensar en lo que hay que construir y cómo construirlo.
El equipo que escribió el artÃculo está comformado por una colaboración internacional que incluye expertos de NASA Goddard, NASA Ames, de NAI/VPL, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM; de la Universidad de St. Andrews, St. Andrews, Escocia, y de la Universidad de Washington, Seattle.
