En junio, los astrónomos informaron de un descubrimiento decepcionante: el telescopio espacial James Webb no logró encontrar una atmósfera espesa alrededor del planeta rocoso TRAPPIST-1 C, un exoplaneta en uno de los sistemas planetarios más tentadores en la búsqueda de vida extraterrestre.
El hallazgo sigue a noticias similares sobre el planeta vecino TRAPPIST-1 B, otro planeta del sistema TRAPPIST-1. Su tenue estrella roja alberga siete mundos rocosos, algunos de los cuales se encuentran en la zona habitable, a una distancia de su estrella a la que podría existir agua líquida en sus superficies y podría prosperar vida sobrenatural.
Lo que se necesitaría para detectar esa vida, si existe, no es una cuestión nueva. Pero gracias al JWST, finalmente se está volviendo práctico. En los próximos años, el telescopio podrá vislumbrar las atmósferas de varios planetas prometedores que orbitan alrededor de estrellas distantes. Escondidos en la química de esas atmósferas pueden estar los primeros indicios de vida más allá de nuestro sistema solar. Esto presenta un problema complicado: ¿qué se considera una verdadera firma química de la vida?
«Se trata de tomar muy poca información sobre un planeta y llegar a una conclusión que es potencialmente muy profunda: cambiar nuestra visión del universo entero», dice el científico planetario Joshua Krissansen-Totton de la Universidad de Washington.
Para detectar tal biofirma, los científicos deben encontrar formas inteligentes de trabajar con la información limitada que pueden obtener al observar exoplanetas.
Productos químicos en contexto
Incluso los telescopios más potentes, incluido el JWST, casi nunca “ven” exoplanetas; en general, los astrónomos conocen estos mundos distantes sólo por el parpadeo de sus estrellas.
En lugar de observar los planetas directamente, los astrónomos apuntan sus telescopios a las estrellas y esperan a que los planetas “tránsiten”, o pasen entre su sol y el telescopio. A medida que un planeta transita, un poco de luz estelar se filtra a través de su atmósfera y atenúa la estrella en ciertas longitudes de onda, dependiendo de las sustancias químicas de la atmósfera. Las caídas y picos resultantes en el brillo de la estrella son como un código de barras químico para el planeta en tránsito.
Quizás la forma más intuitiva de buscar una firma biológica en ese código de barras sea buscar en él un gas que claramente fue producido por vida. Durante un tiempo, los científicos pensaron que el oxígeno, que abunda en la Tierra debido a la fotosíntesis, servía como una firma biológica independiente. Pero el oxígeno puede surgir de otros procesos: la luz del sol podría, por ejemplo, descomponer el agua de la atmósfera del planeta.
Y ese problema no es exclusivo del oxígeno: la mayoría de los gases que producen los seres vivos también pueden surgir sin vida. Entonces, en lugar de tratar los gases individuales como biofirmas por derecho propio, los científicos hoy tienden a considerarlos en su contexto.
El metano, por ejemplo, se puede producir tanto con vida como sin ella. No sería una firma biológica convincente por sí sola. Pero encontrar metano y oxígeno juntos “sería tremendamente emocionante”, dice el científico planetario Robin Wordsworth de la Universidad de Harvard; es muy difícil producir esa combinación sin vida. Asimismo, el trabajo de Krissansen-Totton y sus colegas demostró recientemente que encontrar metano junto con las cantidades adecuadas de otros gases, como el dióxido de carbono, sería difícil de explicar sin vida.
Observar cómo la atmósfera de un exoplaneta cambia con el tiempo también podría proporcionar un contexto valioso que podría fortalecer biofirmas que de otro modo serían débiles. Las variaciones estacionales en la concentración de ozono, por ejemplo, podrían ser una huella digital de vida, informaron científicos en 2018.
Sorpresas, no suposiciones
Por supuesto, «si buscas gases individuales como oxígeno o metano, entonces hay suposiciones sobre qué tipo de vida hay en otros lugares», dice Krissansen-Totton. Por eso, algunos científicos están desarrollando biofirmas agnósticas que no asumen que la bioquímica extraterrestre se parecerá en nada a la bioquímica de la Tierra.
Una posible biofirma agnóstica es el grado de “sorpresa” química de la atmósfera de un exoplaneta, lo que los científicos llaman desequilibrio químico.
Una atmósfera cercana al equilibrio sería químicamente poco interesante, un poco como un matraz de gas cerrado en un laboratorio. Por supuesto, ningún planeta es tan aburrido como un matraz de laboratorio. Las reacciones químicas en la atmósfera de un planeta pueden ser impulsadas por sus estrellas, y los procesos geológicos como la actividad volcánica pueden aumentar el desequilibrio y, por tanto, aumentar la sorpresa química de la atmósfera.