Estudio: La Tierra como un golpe de suerte químico para la vida
En un estudio reciente, investigadores suizos demuestran por qué solo unos pocos planetas poseen los prerrequisitos químicos para la vida similar a la terrestre. Los hallazgos podrían revolucionar la búsqueda de vida en el universo.
por Andreas Müller
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Representación gráfica de una estrella joven rodeada por un disco de gas y polvo. Nuevos planetas pueden formarse a partir de este material. Que estos planetas posean las condiciones químicas para una vida similar a la terrestre depende del contenido correcto de oxígeno durante la formación del núcleo (ilustración). Fuente: NASA/JPL |
Para que la vida, al menos tal como la conocemos, surja en un planeta, se necesitan ciertos elementos químicos en cantidades suficientes. El fósforo y el nitrógeno son absolutamente esenciales. El fósforo es indispensable para la formación del ADN y el ARN, que almacenan y transmiten información genética, y para el metabolismo energético de las células. El nitrógeno es, entre otras cosas, un componente indispensable de las proteínas, esenciales para la estructura y la función de las células. Sin estos dos elementos, la vida no puede desarrollarse a partir de materia inanimada.
Como informó recientemente en la revista "Nature Astronomy" (DOI: 10.1038/s41550-026-02775-z) el equipo dirigido por Craig Walton del Centro para el Origen y la Prevalencia de la Vida en la ETH de Zúrich, la cuestión de si hay suficiente fósforo y nitrógeno se decide durante la formación del núcleo del planeta.
“El factor crucial durante la formación del núcleo es la presencia de la cantidad exacta de oxígeno para mantener el fósforo y el nitrógeno en la superficie del planeta”, explica Walton. Esto era exactamente así en la Tierra hace unos 4.600 millones de años, lo que la convierte en un planeta químicamente afortunado en el universo. Este hallazgo podría revolucionar la búsqueda de vida en el universo.
La formación de núcleos como ruleta cósmica
Cuando se forman los planetas, inicialmente están compuestos de roca fundida. Durante esta fase, se produce un proceso de clasificación: los metales pesados, como el hierro, se hunden en las profundidades y forman el núcleo, mientras que las rocas más ligeras forman el manto y, posteriormente, la corteza.
Si hay muy poco oxígeno durante la formación del núcleo, el fósforo se combina con metales pesados como el hierro y migra al núcleo. Esto significa que el elemento se pierde, dejándolo inutilizable para la formación de la vida. Por el contrario, si hay demasiado oxígeno durante la formación del núcleo, el fósforo permanece en el manto, pero el nitrógeno escapa más fácilmente a la atmósfera y, por lo tanto, puede perderse por completo.
Walton y sus coautores pudieron demostrar en numerosos modelos que sólo en un rango sorprendentemente estrecho de niveles promedio de oxígeno –la llamada zona química habitable– tanto el fósforo como el nitrógeno permanecen en cantidades suficientes en el manto.
Nuestros modelos muestran claramente que la Tierra se encuentra precisamente dentro de este rango. Si hubiéramos tenido un poco más o menos de oxígeno durante la formación del núcleo terrestre, no habría habido suficiente fósforo y nitrógeno para el surgimiento de la vida, afirma Walton.
Los investigadores también demuestran que durante la formación de otros planetas, como Marte, el contenido de oxígeno se encontraba fuera de esta zona. En Marte, esto resultó en un manto con más fósforo que el de la Tierra, pero menos nitrógeno, creando condiciones difíciles para la vida tal como la conocemos.
Nuevos criterios para la búsqueda de vida
Los nuevos hallazgos podrían cambiar la búsqueda de vida en el universo. Hasta ahora, el enfoque se ha centrado principalmente en si un planeta contiene agua. Sin embargo, según Walton y sus colegas, esta visión es demasiado limitada.
Esto se debe a que la cantidad de oxígeno disponible durante la formación de un planeta puede significar que muchos planetas sean químicamente inadecuados para albergar vida desde el principio, incluso si tienen agua y parecen habitables desde el exterior.
Búsqueda de sistemas solares similares en el universo
Los astrónomos pueden medir indirectamente estos requisitos químicos fundamentales para la vida observando sistemas solares distantes con grandes telescopios. La cantidad de oxígeno disponible en un sistema solar para la formación de planetas depende de la composición química de su estrella central. Esta estrella, con su huella química, configura todo el sistema planetario circundante, ya que los planetas están compuestos principalmente del mismo material que su estrella central.
Por lo tanto, los sistemas solares que difieren mucho del nuestro en su composición química no son buenos lugares para buscar vida en el universo.
"Esto hace que la búsqueda de vida en otros planetas sea mucho más específica. Por lo tanto, deberíamos buscar sistemas solares similares a nuestro Sol", concluyó Walton.
Nuevo enfoque SETI: el carbón como indicador del desarrollo industrial en planetas distantes
En la búsqueda de indicios de tecnología en planetas distantes similares a la Tierra, los astrónomos podrían en el futuro buscar grandes depósitos de carbón como requisito previo para el desarrollo de tecnologías modernas y posiblemente incluso para su avance tecnológico. Esto podría implicar que las civilizaciones altamente avanzadas son bastante escasas.
por Andreas Müller
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| Imagen simbólica: Carbón. Fuente: Thomas Bresson (vía Wikimedia Commons) / CC BY-SA 3.0 |
Como explica el equipo dirigido por Lincoln Taiz, de la Universidad de California en Santa Cruz, en la reciente revista "Journal of Astrobiology" (DOI: 10.1017/s1473550425100244), el carbón terrestre desempeñó un papel clave en la transición de las sociedades preindustriales a una civilización industrializada. Los depósitos, fácilmente accesibles y con alta densidad energética, permitieron, entre otras cosas, alcanzar temperaturas suficientemente altas para la producción de acero. El acero, a su vez, era necesario para fabricar herramientas como robustos taladros, que se utilizaban para aprovechar otras fuentes de energía, principalmente a gran profundidad, como las reservas de petróleo y gas. Estos combustibles fósiles proporcionaron, en última instancia, la base energética para los avances tecnológicos del siglo XX, incluyendo potentes sistemas de radar y radio. Sin esta infraestructura, argumentan los autores, habría sido improbable que nuestra civilización hubiera podido construir sistemas de comunicación interestelar como los grandes radiotelescopios.
El carbón como requisito básico para la comunicación interestelar
Durante aproximadamente siete décadas, la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) se ha centrado principalmente en civilizaciones altamente avanzadas capaces de transmitir señales a largas distancias en el espectro radioeléctrico o óptico. Sin embargo, el nuevo estudio postula que tales capacidades tecnológicas solo podrían surgir donde previamente se disponía de suficientes combustibles fósiles ricos en energía, en particular carbón.
Las primeras minas de carbón solían alcanzar profundidades inferiores a 30 metros, mientras que los pozos petrolíferos típicos se extienden varios kilómetros por debajo de la superficie. Sin el uso inicial del carbón, la humanidad probablemente no habría podido acceder a estos recursos a mayor profundidad. El carbón, en particular para la producción de coque para altos hornos, fue, por lo tanto, un paso crucial en el camino hacia la industria compleja y, posteriormente, hacia la tecnología avanzada.
Por lo tanto, los autores sugieren buscar específicamente evidencia atmosférica de actividad industrial que pudiera estar relacionada con la combustión de carbón. Según su estimación, una combinación de concentraciones persistentemente elevadas de dióxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, metales pesados y partículas inusuales como el hollín sería difícil de explicar únicamente mediante procesos naturales.
La detección de tales firmas podría indicar una fase de desarrollo industrial en un exoplaneta. Al mismo tiempo, los investigadores enfatizan que es probable que esta fase sea relativamente corta. Por lo tanto, los rastros tecnológicos o atmosféricos correspondientes podrían desaparecer rápidamente, reduciendo significativamente la probabilidad de descubrimiento.
Por lo tanto, los programas de observación tendrían que buscar específicamente esos cambios temporales, inducidos por la industria, en las atmósferas de los exoplanetas para obtener evidencia de civilizaciones tecnológicamente activas.
Condiciones geológicas y biológicas
Otro aspecto clave del estudio se centra en las inusuales condiciones geológicas y biológicas que propician la formación de grandes depósitos de carbón. Alrededor del 90 % del carbón de la Tierra, que posteriormente impulsó la industrialización, se formó durante un período de aproximadamente 70 millones de años en los períodos Carbonífero y Pérmico. La tectónica de placas desempeñó un papel crucial, creando zonas de subsidencia mediante el movimiento y la colisión de grandes placas litosféricas. Estas zonas permitieron que el material vegetal se acumulara y se transformara en carbón a lo largo de escalas de tiempo geológicas. Sin estos procesos, los grandes depósitos podrían no haberse formado nunca.
Los autores también consideran improbable que las civilizaciones primitivas pudieran haber reemplazado por completo el uso de combustibles fósiles por fuentes de energía alternativas como la nuclear, la solar, la eólica o la hidroeléctrica. Estas tecnologías se basan en metalurgia e ingeniería avanzadas, que solo fueron posibles gracias al uso de combustibles fósiles.
Otro factor aleatorio entra en juego: el momento de la formación del carbón, rico en energía, y la evolución de formas de vida inteligentes. En la Tierra, transcurrieron más de 100 millones de años entre la formación de grandes depósitos de carbón y la aparición de la humanidad, tiempo suficiente para que los recursos estuvieran disponibles cuando se necesitaran.
En general, el estudio sugiere que la combinación de fotosíntesis oxigenada, procesos geológicos adecuados, extensos depósitos de carbón y la evolución oportuna de especies inteligentes podría ser extremadamente inusual. Esto significaría que la vida tecnológicamente avanzada en el universo podría ser aún más inusual de lo que incluso las suposiciones más conservadoras habían sugerido previamente.
Modificado por orbitaceromendoza
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