Posibles indicios de vida encontrados en un planeta distante: ¿qué tan emocionados deberíamos estar?
El exoplaneta K2-18b podría albergar un océano de agua.
Por Ian Whittaker
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El exoplaneta K2-18b podría albergar un océano de agua. (Crédito de la imagen: NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Ciencia: N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)) |
Datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han demostrado que un exoplaneta alrededor de una estrella en la constelación de Leo tiene algunos de los marcadores químicos que, en la Tierra, están asociados con los organismos vivos. Pero estos son indicios vagos. Entonces, ¿qué posibilidades hay de que este exoplaneta albergue vida extraterrestre?
Los exoplanetas son mundos que orbitan alrededor de estrellas distintas al Sol. El planeta en cuestión se llama K2-18b. Se llama así porque fue el primer planeta encontrado en órbita alrededor de la estrella enana roja K2-18. También existe un K2-18c, el segundo planeta descubierto. La estrella en sí es más tenue y más fría que el Sol, lo que significa que, para obtener el mismo nivel de luz que tenemos en la Tierra, el planeta necesitaría estar mucho más cerca de su estrella que nosotros.
El sistema está a unos 124 años luz de distancia, lo que está cerca en términos astronómicos. Entonces, ¿cómo son las condiciones en este exoplaneta? Esta es una pregunta difícil de responder. Disponemos de telescopios y técnicas lo suficientemente potentes como para decirnos cómo es la estrella y a qué distancia está el exoplaneta, pero no podemos capturar imágenes directas del planeta. Sin embargo, podemos resolver algunos conceptos básicos.
Calcular cuánta luz llega a K2-18b es importante para evaluar el potencial del planeta para la vida. K2-18b orbita más cerca de su estrella que la Tierra: está aproximadamente a un 16% de la distancia entre la Tierra y el Sol. Otra medida que necesitamos es la potencia de salida de la estrella: la cantidad total de energía que irradia por segundo. La producción de energía de K2-18 es el 2,3% de la del Sol.
Usando geometría, podemos calcular que K2-18b recibe alrededor de 1,22 kilovatios (kW) de energía solar por metro cuadrado. Esto es similar a los 1,36 kW de luz entrante que recibimos en la Tierra. Aunque hay menos energía procedente de K2-18, se equilibra porque el planeta está más cerca. Hasta ahora, todo bien. Sin embargo, el cálculo de la luz entrante no tiene en cuenta las nubes ni el grado de reflexión de la superficie del planeta.
Cuando consideramos la vida en otros planetas, un término popular es el de zona habitable, lo que significa que a una temperatura superficial promedio, el agua estará en estado líquido, ya que esta condición se considera esencial para la vida. En 2019, el Telescopio Espacial Hubble determinó que K2-18b mostraba signos de vapor de agua, lo que sugiere que habría agua líquida en la superficie. Actualmente se piensa que existen grandes océanos en el planeta.
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Impresión artística del Telescopio Espacial James Webb (JWST) (Crédito de la imagen: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutiérrez) |
Esto causó una oleada de entusiasmo en ese momento, pero sin más evidencia fue simplemente un resultado interesante. Ahora tenemos informes de que JWST ha identificado dióxido de carbono, metano y, posiblemente, el compuesto sulfuro de dimetilo (DMS) en la atmósfera. La detección provisional de DMS es importante porque en la Tierra sólo lo producen las algas. Actualmente no conocemos ninguna forma de producirlo de forma natural sin una forma de vida.
¿Hay vida en K2-18b?
Todos estos indicios parecen sugerir que K2-18b podría ser el lugar al que acudir para encontrar vida extraterrestre. Sin embargo, no es tan simple, ya que no tenemos idea de cuán precisos son los resultados. El método utilizado para determinar qué hay en la atmósfera de un exoplaneta implica que la luz de una fuente diferente (generalmente una estrella o galaxia) pase a través del borde de la atmósfera que luego observamos. Cualquier compuesto químico absorberá luz en longitudes de onda específicas que luego podrán identificarse.
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Un ejemplo hipotético de cómo podría verse la composición de la atmósfera de un exoplaneta. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)) |
Imagínelo como si estuviera mirando una bombilla a través de un vaso de cristal. Puedes ver a través de él perfectamente cuando está vacío. Si lo llenas de agua, aún puedes ver bastante bien, pero hay algunos efectos ópticos y coloración, que son el equivalente a las nubes de hidrógeno y polvo en el espacio. Ahora imagina que viertes colorante alimentario rojo; esto podría ser el equivalente al principal componente químico de la atmósfera de un planeta.
Pero la mayoría de las atmósferas están compuestas de muchas sustancias químicas. El equivalente a buscar cualquiera de ellos sería como verter 50 (probablemente muchos más) colorantes alimentarios de colores, en diferentes cantidades, en un vaso y tratar de identificar qué cantidad de un color en particular está presente. Es una tarea increíblemente difícil con mucho margen para evaluaciones subjetivas y errores. Además, la luz que atraviesa la atmósfera contiene una señal de los componentes químicos de la estrella, lo que complica aún más el análisis.
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La composición química de la atmósfera de K2-18b. (Crédito de la imagen: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)) |
Hace sólo unos años surgió el interés por saber si existía vida en Venus, ya que las observaciones habían indicado la presencia de gas fosfina, que puede ser producido por microbios.
Sin embargo, este hallazgo fue posteriormente refutado con éxito por varios estudios. Si puede haber confusión sobre lo que hay en la atmósfera de un planeta que está justo al lado, en términos astronómicos, es fácil ver por qué analizar un planeta que está muchas veces más lejos es una tarea difícil.
¿Qué podemos sacar de esto?
Las posibilidades de vida en el exoplaneta K2-18b son bajas pero no imposibles. Es probable que estos resultados no cambien las opiniones o creencias de nadie sobre la vida extraterrestre. En cambio, demuestran la creciente capacidad de mirar mundos que no son el nuestro y encontrar más información.
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Imagen JWST de Rho Ophiuchi, la región de formación estelar más cercana a la Tierra. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)) |
El poder de JWST no consiste sólo en producir imágenes increíbles, sino también en proporcionar datos más detallados y precisos sobre los propios objetos celestes. Saber qué exoplanetas albergan agua y cuáles no podría proporcionar información sobre cómo se formó la Tierra.
El estudio de las atmósferas de exoplanetas gigantes gaseosos puede informar el estudio de mundos similares en el Sistema Solar, como Júpiter y Saturno. E identificar los niveles de CO2 indica cómo un efecto invernadero extremo podría afectar a un planeta. Éste es el verdadero poder de estudiar la composición de las atmósferas planetarias.
Científicos entusiasmados al descubrir que el océano de una de las lunas de Júpiter contiene carbono
El descubrimiento añade peso a la idea de que el océano de Europa podría ser el lugar más prometedor del sistema solar para buscar vida extraterrestre.
por Hannah Devlin
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| Con 2.000 millas de ancho, Europa es ligeramente más pequeña que la luna de la Tierra. Fotografía: NASA/Reuters |
El vasto océano subterráneo de Europa, una de las muchas lunas de Júpiter, contiene carbono, uno de los ingredientes cruciales para la vida, según han descubierto los científicos.
Las observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb indican que el hielo de dióxido de carbono en la superficie de la luna se originó en el océano salado que se encuentra debajo de una corteza de hielo de 10 millas de espesor. Aunque los hallazgos no responden a la pregunta de si hay vida extraterrestre acechando en las frías y sombrías profundidades, añaden peso a la opinión de que el océano de Europa podría ser el lugar más prometedor del sistema solar para buscarla.
"Esto es algo importante y estoy muy emocionado", dijo el Dr. Christopher Glein, geoquímico del Southwest Research Institute, en Texas, EE. UU., y coautor. “Aún no sabemos si realmente hay vida en el océano de Europa. Pero este nuevo hallazgo añade evidencia al argumento de que el océano de Europa sería una buena apuesta para albergar vida existente. Ese entorno parece tentador desde la perspectiva de la astrobiología”.
Con 2.000 millas de ancho, Europa es ligeramente más pequeña que la luna de la Tierra. Las formas de vida hipotéticas tendrían que enfrentarse a algunas adversidades extremas, incluidas temperaturas superficiales que rara vez superan los -140 °C y la radiación entrante de Júpiter. Pero el océano de Europa (de 40 a 100 millas (64 a 160 kilómetros) de profundidad, de 10 a 15 millas debajo de su superficie helada) ha convertido a la Luna en un contendiente líder en la búsqueda de vida. La habitabilidad potencial de las profundidades del océano depende de su química, incluida la abundancia de elementos biológicamente esenciales como el carbono.
Investigaciones anteriores han identificado la presencia de hielo sólido de CO2 en la superficie de Europa, pero no estaba claro si había sido arrojado por el océano subterráneo o si había llegado a la superficie de la luna por impactos de meteoritos. Las últimas observaciones utilizaron observaciones del infrarrojo cercano realizadas por el telescopio James Webb para mapear la distribución del CO2 en la superficie de Europa. Esto mostró un punto crítico de CO2 en Tara Regio, una región de aproximadamente 695 millas cuadradas (1.800 kilómetros cuadrados) del llamado "terreno del caos". Aquí, la superficie está dominada por grietas glaciales y crestas heladas, formadas cuando bloques de hielo han sido empujados a la superficie a través de procesos geológicos.
"El descubrimiento de dióxido de carbono en regiones ricas en sal de la capa de hielo de Europa indica que el CO2 proviene del océano que se encuentra debajo y no de fuentes externas, como meteoritos e iones que bombardean Europa", dijo Kevin Hand, astrobiólogo de Jet Propulsion de la NASA. Laboratorio y coautor.
Hand describió el hallazgo como “crítico”. "A la vida tal como la conocemos le encanta comer y respirar dióxido de carbono y, por lo tanto, la indicación de que el océano de Europa puede tener una gran cantidad de CO2 es un muy buen augurio para la habitabilidad y los habitantes potenciales de ese océano".
Los astrobiólogos suelen referirse a los “seis grandes” elementos que se encuentran en la vida en la Tierra: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Cuatro de ellos (carbono, hidrógeno, oxígeno y azufre) ya han sido identificados en Europa, aunque aún no está claro si el azufre llegó a la superficie desde el océano o desde otra de las lunas de Júpiter, Ío.
"La disponibilidad de carbono en el océano de Europa respalda la habitabilidad del océano de Europa", dijo Glein. "Las futuras observaciones del JWST y la misión Europa Clipper, que se lanzará el próximo año, deberían proporcionarnos más pistas sobre si otros componentes básicos de la vida, como el nitrógeno, están disponibles en Europa".
Los hallazgos se publicaron en la revista Science junto con un segundo análisis que también analizó la proporción de isótopos de carbono (diferentes formas del elemento) en Europa. Una proporción alta de carbono 12 a carbono 13 puede ser un indicador de procesos vivos, pero el análisis no resultó concluyente en este caso.
El profesor Andrew Coates, jefe de ciencia planetaria del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la University College London, que no participó en el trabajo, dijo que los hallazgos eran "importantes e interesantes". "Para que haya vida se necesita agua líquida, la química adecuada, una fuente de energía y tiempo suficiente para que la vida se desarrolle", añadió. "Creemos que todos ellos pueden estar presentes en Europa".
Telescopio Webb de la NASA encuentra una fuente de carbono en la superficie de Europa, la luna de Júpiter
El carbono sugiere un entorno favorable para la vida en el océano subterráneo
Desde que los humanos contemplamos el cielo nocturno, nos hemos preguntado sobre la vida más allá de la Tierra. Los científicos ahora saben que varios lugares de nuestro sistema solar podrían tener condiciones adecuadas para la vida. Uno de ellos es Europa, la luna de Júpiter, un mundo fascinante con un océano salado de agua líquida bajo la superficie, posiblemente el doble que todos los océanos de la Tierra juntos. Sin embargo, los científicos no habían confirmado si el océano de Europa contenía sustancias químicas biológicamente esenciales, en particular carbono, el componente universal de la vida tal como la conocemos. Ahora, utilizando el telescopio espacial James Webb, los astrónomos han encontrado carbono en la superficie de Europa, que probablemente se originó en este océano. El descubrimiento señala un entorno potencialmente habitable en el océano de Europa.
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Europa (imagen NIRCam) |
Europa, la luna de Júpiter, es uno de los pocos mundos de nuestro sistema solar que potencialmente podrían albergar condiciones adecuadas para la vida. Investigaciones anteriores han demostrado que debajo de su corteza de hielo se encuentra un océano salado de agua líquida con un fondo marino rocoso. Sin embargo, los científicos planetarios no habían confirmado si ese océano contenía las sustancias químicas necesarias para la vida, en particular carbono.
Los astrónomos, utilizando datos del telescopio espacial James Webb de la NASA, han identificado dióxido de carbono en una región específica de la superficie helada de Europa. Los análisis indican que este carbono probablemente se originó en el océano subterráneo y no fue transportado por meteoritos u otras fuentes externas. Además, fue depositado en una escala de tiempo geológicamente reciente. Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para la habitabilidad potencial del océano de Europa.
“En la Tierra, a la vida le gusta la diversidad química: cuanta más diversidad, mejor. Somos vida basada en el carbono. Comprender la química del océano de Europa nos ayudará a determinar si es hostil a la vida tal como la conocemos o si podría ser un buen lugar para la vida", dijo Geronimo Villanueva del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, autor principal de un estudio. de dos artículos independientes que describen los hallazgos.
“Ahora creemos que tenemos evidencia observacional de que el carbono que vemos en la superficie de Europa proviene del océano. Eso no es algo trivial. El carbono es un elemento biológicamente esencial”, añadió Samantha Trumbo, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, autora principal del segundo artículo que analiza estos datos.
La NASA planea lanzar su nave espacial Europa Clipper, que realizará docenas de sobrevuelos cercanos a Europa para investigar más a fondo si podría tener condiciones adecuadas para la vida, en octubre de 2024.
Una conexión superficie-océano
Webb descubre que en la superficie de Europa, el dióxido de carbono es más abundante en una región llamada Tara Regio, un área geológicamente joven de terreno generalmente repavimentado conocido como "terreno del caos". La superficie del hielo se ha roto y probablemente ha habido un intercambio de material entre el océano subterráneo y la superficie helada.
"Observaciones anteriores realizadas por el Telescopio Espacial Hubble muestran evidencia de sal procedente del océano en Tara Regio", explicó Trumbo. “Ahora estamos viendo que el dióxido de carbono también está muy concentrado allí. Creemos que esto implica que el carbono probablemente tenga su origen último en el océano interno”.
“Los científicos están debatiendo hasta qué punto el océano de Europa está conectado con su superficie. Creo que esa pregunta ha sido un gran impulsor de la exploración de Europa”, dijo Villanueva. "Esto sugiere que podemos aprender algunas cosas básicas sobre la composición del océano incluso antes de perforar el hielo para obtener una imagen completa".
Ambos equipos identificaron el dióxido de carbono utilizando datos de la unidad de campo integral del espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb. Este modo de instrumento proporciona espectros con una resolución de 200 x 200 millas (320 x 320 kilómetros) en la superficie de Europa, que tiene un diámetro de 1.944 millas, lo que permite a los astrónomos determinar dónde se encuentran sustancias químicas específicas.
El dióxido de carbono no es estable en la superficie de Europa. Por lo tanto, los científicos dicen que es probable que haya sido suministrado en una escala de tiempo geológicamente reciente, una conclusión reforzada por su concentración en una región de terreno joven.
“Estas observaciones sólo tomaron unos minutos del tiempo del observatorio”, dijo Heidi Hammel de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, científica interdisciplinaria de Webb que dirige el Ciclo 1 de Observaciones en tiempo garantizado del sistema solar de Webb. “Incluso en este corto período de tiempo, pudimos hacer ciencia realmente importante. Este trabajo ofrece una primera pista de toda la asombrosa ciencia del sistema solar que podremos hacer con Webb”.
Buscando una pluma
El equipo de Villanueva también buscó evidencia de una columna de vapor de agua surgiendo de la superficie de Europa. Los investigadores que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA informaron detecciones provisionales de columnas en 2013, 2016 y 2017. Sin embargo, ha sido difícil encontrar pruebas definitivas.
Los nuevos datos de Webb no muestran evidencia de actividad de la columna, lo que permitió al equipo de Villanueva establecer un límite superior estricto en la tasa de material potencialmente expulsado. El equipo enfatizó, sin embargo, que su no detección no descarta una columna de humo.
“Siempre existe la posibilidad de que estas columnas sean variables y que solo se puedan ver en determinados momentos. Todo lo que podemos decir con un 100% de confianza es que no detectamos una columna de humo en Europa cuando hicimos estas observaciones con Webb”, dijo Hammel.
Estos hallazgos pueden ayudar a informar la misión Europa Clipper de la NASA, así como el próximo Explorador de Lunas Heladas de Júpiter (JUICE) de la ESA (Agencia Espacial Europea).
Los dos artículos se publicarán en Science el 21 de septiembre.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
Modificado por orbitaceromendoza
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