Exoplaneta Kepler-452b (derecha) comparado con la Tierra (izquierda). Tiene sentido estudiar planetas similares a la Tierra. Pero puede resultar que no sean los candidatos más probables para la detección de vida en nuestra Galaxia o en el Universo en general.
Uno de los objetivos más emocionantes que la humanidad se ha propuesto es encontrar vida extraterrestre. Actividad biológica que ha aparecido y no se detiene en algún mundo fuera de la Tierra. Esta oportunidad no solo está impulsada por nuestra imaginación. Tenemos mucha evidencia indirecta de otros lugares potenciales donde podría aparecer vida. Aparecen como resultado de procesos similares a los que tuvieron lugar en el pasado de la Tierra. Cuando comparamos las condiciones existentes con lo que creemos que requiere la vida, las suposiciones tienen sentido.
Hablar de cuántos planetas "potencialmente habitables" puede haber - en el sistema solar, en la Vía Láctea, en el grupo local de galaxias o incluso en el universo observable - es una actividad interesante. Sin embargo, se deben describir honestamente los supuestos utilizados para derivar estas estimaciones. Todos reflejan nuestra ignorancia, y el hecho más desagradable que no se puede ignorar: el único lugar en todo el Universo donde sabemos con certeza sobre la aparición de la vida es nuestro planeta. Todo lo demás son conjeturas. Para ser completamente honestos con nosotros mismos, tenemos que admitir que no tenemos idea de qué hace que los planetas sean "potencialmente habitables".
Ilustración de un sistema solar joven al final de la fase de formación del disco protoplanetario. Si bien ahora creemos que entendemos cómo se formaron el sol y el sistema solar, esta vista inicial es solo una ilustración. Hoy solo podemos observar supervivientes. En las primeras etapas de la formación de los cuerpos celestes, hubo mucho más.
Si no supiéramos absolutamente nada sobre el Universo, excepto que vivimos en el planeta Tierra, y que la vida existe aquí, todavía tendríamos el derecho de asumir que todavía puede haber algún lugar allá afuera, muy lejos. Después de todo, al final:
- Vivimos en un mundo formado naturalmente.
- Está compuesto por ingredientes simples: átomos, moléculas, etc. - formado de forma natural.
- Orbita una estrella, irradiando energía de una manera relativamente estable durante miles de millones de años.
- La vida en nuestro planeta se formó a más tardar varios cientos de millones de años después de la formación de la Tierra.
Es bastante razonable suponer que existe una explicación natural para el surgimiento de la vida en nuestro mundo. Entonces, si en otros mundos existirán las mismas condiciones favorables para la vida que existían en la Tierra en las primeras etapas, entonces quizás también podría aparecer vida en estos mundos. Si las reglas que gobiernan el Universo son las mismas en todas partes, entonces solo necesitamos descubrir y definir los mundos donde tuvieron lugar los mismos procesos que dieron origen a la vida en la Tierra. Y quizás la exploración de estos mundos "potencialmente habitados" nos permitirá descubrir también la vida allí.
El árbol de la vida ilustra la evolución y el desarrollo de varios organismos en la Tierra. Aunque todos descendimos de un ancestro común que vivió hace más de 2 mil millones de años, la diversidad de formas de vida se produjo a través de procesos caóticos. No se repetirán exactamente, incluso si rebobinamos el reloj muchas veces y lo ponemos en marcha de nuevo.
Esto es, por supuesto, más fácil decirlo que hacerlo. ¿Por qué? Aquí nos encontramos con la primera gran incógnita: no sabemos cómo nació la vida. Incluso si miras la totalidad del conocimiento científico actual, existe una brecha en su lugar más importante. Sabemos cómo se forman las estrellas, cómo se forman los sistemas solares y los planetas. Sabemos cómo se forman los núcleos de los átomos, cómo se fusionan en el interior de las estrellas, creando elementos pesados, y cómo estos elementos se procesan en el Universo, participando en una química compleja.
Y sabemos cómo funciona la química: los átomos se unen de forma natural para formar moléculas en una amplia variedad de configuraciones. Encontramos estas moléculas complejas por todo el universo, desde el interior de los meteoritos hasta las eyecciones de estrellas jóvenes, desde las nubes de gas interestelar hasta los discos protoplanetarios que se encuentran en proceso de formación planetaria.
Con todo esto, no sabemos cómo pasar de una química inorgánica compleja a un organismo biológico real. En pocas palabras, no sabemos cómo hacer vida a partir de la no vida.
Chao He explica cómo funciona PHAZER, una cámara para simular diversas condiciones atmosféricas instalada en el laboratorio de Horst en la Universidad Johns Hopkins. Moléculas orgánicas y O 2logró crear en procesos inorgánicos, pero nadie ha creado vida a partir de no-vida.
Y en este caso, no exagero cuando digo que "no sabemos". A pesar de:
- búsquedas de actividad biológica en otros planetas del sistema solar, que tienen lugar al límite de nuestras capacidades;
- imágenes espectroscópicas de las atmósferas de todos los exoplanetas que solo podemos disparar;
- disparo directo de varios exoplanetas debido a la descomposición de la luz proveniente de ellos;
- intentos de sintetizar la vida a partir de la no vida en condiciones de laboratorio;
- buscando signos de tecnología en civilizaciones potencialmente inteligentes dondequiera que podamos mirar;
no tenemos ni una sola prueba de la existencia de vida en ningún otro planeta que no sea la Tierra. A pesar de todos los signos indirectos que hemos recopilado para respaldar la posibilidad de que la vida emerja en una miríada de lugares diferentes, existe evidencia convincente de la existencia de vida solo para la Tierra, y donde enviamos vida desde la Tierra.
Hay cuatro exoplanetas confirmados alrededor de HR 8799, todos los cuales son más masivos que Júpiter. Todos ellos fueron descubiertos por observación directa durante un período de siete años y obedecen las mismas leyes de movimiento planetario que los planetas del sistema solar: las leyes de Kepler.
Esto no quiere decir que no sepamos nada sobre las posibilidades de existencia de vida en otros lugares. Sabemos mucho y con cada nueva información aprendemos más y más. Nosotros, por ejemplo, sabemos cómo medir, contar y categorizar las estrellas en nuestra vecindad, en nuestra galaxia e incluso en todo el universo. Aprendimos que las estrellas similares al Sol son comunes y que entre el 15 y el 20% de todas las estrellas tienen temperaturas, brillo y vida útil comparables a los de nuestro Sol.
Curiosamente, alrededor del 75-80% de las estrellas son enanas rojas. Su temperatura y brillo son más bajos que los solares y su vida útil es mucho más larga. Estos sistemas se diferencian del nuestro en muchos aspectos importantes: las órbitas son más cortas; los planetas deben estar en captura de marea; las llamaradas estelares no son infrecuentes; las estrellas emiten una cantidad desproporcionada de radiación ionizante. Sin embargo, no tenemos forma de evaluar si sus planetas son tan habitables (o menos o más habitables) que los planetas que orbitan alrededor de estrellas similares al Sol. En ausencia de evidencia, no se pueden sacar conclusiones claras.
Ilustración del artista de un exoplaneta potencialmente habitable que orbita una estrella similar al sol. Fuera de la Tierra, todavía tenemos que encontrar el primer mundo habitado. El proyecto TESS compila para nosotros una lista de los primeros candidatos más probables para este título.
¿Qué pasa con las lecciones que hemos aprendido de nuestro sistema solar? Tal vez la Tierra y un mundo único entre los de nuestro patio cósmico, el único planeta aparentemente cubierto de vida, pero tal vez no sea el único mundo donde la vida alguna vez estuvo o sigue floreciendo hoy.
La superficie de Marte probablemente tuvo agua líquida durante mil millones de años antes de congelarse. ¿Podría haber florecido la vida en ella en la historia antigua del sistema solar? ¿Puede sobrevivir hoy en embalses subterráneos?
Venus podría haber tenido un pasado más moderado y el agua líquida podría haber estado presente en su superficie durante bastante tiempo. ¿Podría dar a luz a la vida y la vida podría sobrevivir en las nubes venusinas, donde las condiciones son más similares a las de la Tierra?
¿Qué pasa con los océanos debajo de la superficie de los mundos cubiertos de hielo calentados por las fuerzas de las mareas: Encelado, Europa, Tritón, Plutón? ¿Qué pasa con los mundos que tienen metano líquido en su superficie en lugar de agua líquida, como Titán? ¿Qué pasa con los grandes mundos con potencial de agua subterránea como Ganímedes?
Hasta que no exploremos a fondo estos mundos cercanos, debemos admitir nuestra ignorancia: ni siquiera sabemos qué tan poblado está el sistema solar.
En las profundidades del agua, donde falta la luz, la vida florece alrededor de los respiraderos hidrotermales de la Tierra. Una de las mayores preguntas sin resolver en la ciencia actual es cómo crear vida a partir de la no vida. Pero si la vida puede existir allí, entonces quizás también exista vida en el fondo de los mares de Europa o Encelado. La respuesta científica a este acertijo ayudará a proporcionar datos en mayor cantidad y mejor calidad, que los expertos probablemente recopilarán y analizarán.
¿Qué hay de la vida que existe o se origina en el espacio interestelar? Para muchos, esta idea parecerá descabellada, sin embargo, al rastrear la historia de la vida en la Tierra, veremos cuán compleja se ha vuelto desde sus inicios. La vida actual consiste en decenas de miles de ácidos nucleicos de pares de bases que codifican información.
Y al mismo tiempo, si nos fijamos en los ingredientes básicos que encontramos en todo el universo, entre ellos no solo habrá moléculas inertes simples. Allí encontramos moléculas orgánicas, como azúcares, aminoácidos, formiatos de etilo : moléculas que dan olor a frambuesa. Encontramos moléculas de carbono complejas: hidrocarburos aromáticos policíclicos .
Incluso encontramos más aminoácidos naturales de los que participan en los procesos de la vida en la Tierra. Solo tenemos 20 aminoácidos activos y todos tienen la misma quiralidad . Pero en un solo meteorito de Murchisonencontró alrededor de 80 aminoácidos únicos, algunos de los cuales son "zurdos" y otros son "diestros". A pesar de los éxitos de la vida en la Tierra, simplemente no sabemos si son posibles otras formas de desarrollo de la vida y cuánto más o menos probables son.
En el meteorito Murchison, que cayó sobre Australia en el siglo XX, encontraron una gran cantidad de aminoácidos que no se encuentran en nuestra naturaleza. El hecho de que se puedan encontrar más de 80 aminoácidos únicos en una roca espacial ordinaria sugiere que otros ingredientes de la vida, o incluso la vida misma, podrían haberse formado en algún lugar del universo. Quizás incluso en un planeta sin una estrella madre.
¿Y nuestro círculo íntimo? ¿Habrá una mayor probabilidad de aparición y prosperidad de la vida en los sistemas estelares, donde el porcentaje de elementos pesados es mayor (o menor)? ¿Qué pasa con un gigante gaseoso como Júpiter, ubicado en la región de la línea de nieve ? ¿Es bueno, malo o no afecta nada? ¿Qué pasa con nuestra ubicación dentro de la galaxia, especial o común? Ni siquiera sabemos con qué criterio vale la pena buscar candidatos adecuados para la presencia de vida entre ~ 400 mil millones de estrellas en nuestra galaxia.
Y aún así, siempre hay declaraciones similares a la que se hizo viral hace unas semanas: que hay 300 millones de planetas potencialmente habitables en la galaxia de la Vía Láctea.... Tales afirmaciones se han hecho antes, y se harán muchas más veces, hasta que tengamos el próximo punto de ancla significativo en los datos: planetas fuera de la Tierra, en los que encontremos signos convincentes y confiables de la presencia de una biosfera (o al menos un indicio de su presencia). Hasta entonces, todos estos títulos deben ser vistos con el mayor escepticismo, ya que sabemos muy poco sobre la habitabilidad planetaria para incluso discutir el significado de las palabras “potencialmente habitable”.
Si los telescopios espaciales como Kepler o TESS examinan detenidamente diferentes estrellas, pueden detectar fluctuaciones periódicas de luminosidad. Las observaciones posteriores pueden confirmar que tienen planetas, y todos los datos juntos nos permiten reconstruir sus masas, radios y parámetros orbitales.
Y no estoy menospreciando en absoluto el increíble progreso que hemos logrado en los estudios de exoplanetas. Gracias a una combinación de telescopios como Kepler o TESS, que son supersensibles a las variaciones periódicas del brillo de las estrellas, y grandes telescopios terrestres capaces de medir cambios periódicos de líneas espectrales a la luz de las estrellas, ya hemos encontrado miles de planetas confirmados en otras estrellas. En particular, en los mejores casos, podemos calcular la masa y el radio tanto del planeta como de la estrella, así como la temperatura de la estrella y el período orbital del planeta.
Esto nos permite especular sobre cuál sería la temperatura de la superficie del planeta si tuviera una atmósfera similar a la de la Tierra. Todo esto puede sonar razonable, como tratar de equiparar "habitabilidad potencial" con "su temperatura es tal que puede haber agua líquida en la superficie", pero esta afirmación se basa en un montón de suposiciones basadas en evidencia dudosa. De hecho, solo necesitamos obtener datos de mejor calidad antes de sacar conclusiones significativas sobre la habitabilidad.
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En la búsqueda de vida más allá de la Tierra, es importante permanecer honestos sobre el estado actual de las cosas y abiertos a todo lo que podamos descubrir en el futuro. Sabemos que la vida apareció en la Tierra bastante temprano, y ha sobrevivido y florecido desde entonces. Sabemos que si buscamos planetas con historias, propiedades y condiciones similares, es probable que encontremos planetas cercanos con tasas de éxito similares. Esta es una forma de búsqueda conservadora y eminentemente sensata.
Sin embargo, ese pensamiento es inherentemente limitado. No sabemos si la aparición de vida en otros mundos con historia, propiedades y condiciones diferentes no será tan (o incluso más) probable. No sabemos cómo se distribuyen estas probabilidades entre la miríada de planetas del universo. Y no sabemos cuáles son las posibilidades de que surja vida compleja, diversa, macroscópica o incluso inteligente después de que la vida eche raíces. Hay muchas razones para creer que la vida también existe en otros lugares del Universo, y existe una fuerte motivación para buscarla. Pero hasta que tengamos una mejor comprensión de dónde está la vida y dónde no, no tendremos forma de evaluar cuántos mundos "potencialmente habitados" pueden existir.