jueves, 4 de agosto de 2016

Habitabilidad exoplanetaria

Diversos estudios analizan la habitabilidad de exoplanetas y los posibles bioindicadores que puedan mostrar.
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A la hora de estudiar la habitabilidad de los exoplanetas tenemos varios sesgos, el principal es que los planetas rocosos en zona de habitabilidad que descubrimos lo hallamos alrededor de enanas rojas. Esto se debe a que por los dos métodos que se usan, velocidad radial y tránsito, son los más fáciles de detectar.
Si nos empeñamos en buscar vida en estos mundos nos restringimos a nosotros mismos. Pero la presencia de estos planetas en la zona de habitabilidad de sus estrellas en donde el agua puede estar en estado líquido no es lo único que hay que tener en cuenta. También lo debe ser su edad.
Según un estudio reciente elaborado por Shintaro Kadoya y Eiichi Tajika (Universidad of Tokio), la búsqueda de vida dependerá fuertemente de la edad del planeta. Cuanto más viejo es un planeta más fácil que haya dejado de ser habitable.
Ahora es relativamente fácil saber la edad de un planeta a partir de la edad de su estrella y esta se puede deducir a partir del tipo de estrella y por astrosismografía, esto es, el estudio de los sismos que se producen en las estrellas. Conforme una estrella consume su combustible nuclear se va formando un núcleo de distinto material que crece en el tiempo y este núcleo influye en la propagación de las ondas sísmicas. Pero, además, y paradójicamente, la estrella se va haciendo más brillante con el tiempo. Así por ejemplo, se cree que el Sol era un 30% menos brillante que ahora cuando la Tierra se formó.
Este aumento de brillo de las estrellas es lo que hace que un planeta viejo deje de ser habitable si se encuentra en la zona de habitabilidad interna, pues tarde o temprano se saldrá de ella y sufrirá un efecto invernadero descontrolado.
El destino final de la Tierra será precisamente un efecto invernadero descontrolado que transformará nuestro planeta en un Venus en unos 1000 millones de años.
Por otro lado, los planetas que se encuentren en la zona de habitabilidad externa irán perdiendo actividad tectónica con el tiempo y los volcanes no podrán reemplazar el dióxido de carbono perdido que mantiene el efecto invernadero. Al final el planeta se convertirá en una bola de hielo. Pero se cree que para supertierras este efecto se retrasaría.
Según el modelo de Kadoya y Tajika los planetas rocosos en una de esas situaciones pierden su capacidad de mantener la vida al cabo de unos 3000 millones de años independientemente del tipo de estrella considerado. Por consiguiente, las estrellas pequeñas no proporcionan un periodo de habitabilidad mayor que las estrellas similares al Sol.
Según este modelo los 4000 millones de años de edad de la vida terrestre están por encima de lo predicho por el modelo. Según estos investigadores quizás se deba a su órbita óptima para la vida.
El resultado tiene implicaciones sobre las futuras misiones espaciales o supertelescopios terrestres que intenten encontrar planetas en la zona habitable o incluso buscar biomarcadores.
Según Kadoya, lo ideal de estas misiones es que, si buscan vida, lo hagan en planetas jóvenes. Pese a todo dice que buscar esta alrededor de enanas rojas sigue siendo interesante.
Sin embargo, el modelo presenta una gran pega y es el efecto que la vida misma tiene sobre el planeta en el que está. Además de la propia geología, la vida modula la habitabilidad del propio planeta y puede alargar el plazo de tiempo predicho por Kadoya y Tajika. Además, todavía hay muchos parámetros sobre los exoplanetas que todavía desconocemos.
Por otro lado, un vez que tengamos la capacidad de tomar espectros de exoplanetas de tipo rocoso en la zona de habitabilidad, tampoco será sencillo poder afirmar que en ellos hay o no hay vida.
A la NASA le preocupa que se lancen las campanas al vuelo y que luego resulte una falsa alarma. Así que esta institución está realizando un esfuerzo para que en el futuro se puedan interpretar los biomarcadores adecuadamente, incluso si la vida que haya allí no sea como la nuestra.
Para ello, la NASA ha organizado un congreso o grupo de trabajo esta semana en Seattle que ha cubierto Nature. La idea es que en el futuro se interpreten los datos espectrales de la manera adecuada y que no se termine anunciando un falso positivo.
Un ejemplo de falso positivo puede ser la presencia de oxígeno gaseoso, pues en la Tierra este gas es producido por la fotosíntesis que realizan los seres vivos que viven en ella. Pero este puede producirse mediante mecanismos abióticos, por ejemplo mediante reacciones fotoquímicas que pueden disociar el vapor de agua, el hidrógeno escaparía al espacio y el oxígeno se quedaría en la atmósfera por un tiempo. Un efecto invernadero descontrolado produciría grandes cantidades de oxígeno de ese modo.
Afortunadamente, en caso de que el oxígeno se produzca abióticamente por un efecto invernadero descontrolado hay una manera de saberlo. En ese caso las moléculas de O2 chocan entre sí para producir O4 que podría ser detectado. Si esto no se da, entonces puede que el oxígeno detectado tenga su fuente en la vida.
Otra táctica puede ser la búsqueda de otros bioindicadores, como el dimetil sulfuro, compuesto que los organismos terrestres, como el fitoplancton, producen bajo determinadas circunstancias.
También se podría buscar amoniaco en un planeta en donde la vida prospere en condiciones frías. Este gas sería producido por seres vivos en un proceso químico similar al que usa la industria.
Sara Seager (MIT) ha comenzado a estudiar 14.000 compuestos que podrían ser estables en una atmósfera planetaria y su posible síntesis geológica o biológica. Esta tarea ayudará a determinar biomarcadores adecuados.
La meta del congreso es hacer una lista de gases que puedan ser bioindicadores y determinar sus propiedades químicas. Esta información será importante para el futuro telescopio espacial James Webb que se espera lanzar en 2018. Se espera que este telescopio pueda tomar espectros de unos pocos exoplantas, aunque, en principio, no fue diseñado para este fin.
Posiblemente la presencia en el espectro de un bioindicador no sea suficiente para proclamar que sobre él hay vida, pero si hay más o se tienen en cuenta otros factores quizás sí se pueda afirmar.
Las promesas, o las esperanzas, son muy elevadas. Ya veremos qué es lo que pasará al final.
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