El 9 de enero 1992, Los astrónomos anunciaron un descubrimiento trascendental:dos planetas orbitando un pulsar 2, 300 años luz de nuestro sol. Los dos planetas más tarde llamado Poltergeist y Draugr, fueron los primeros "exoplanetas" confirmados:mundos fuera de nuestro sistema solar, rodeando una estrella distante. Los científicos ahora conocen 3, 728 exoplanetas (confirmados) en 2, 794 sistemas, cada uno con la pregunta:"¿Hay alguien más ahí fuera?"

"¿Qué pregunta más importante podríamos hacer? ¿Estamos solos?" pregunta el profesor de astronomía de la Universidad de Boston, Michael Mendillo. "No conozco ninguna cuestión científica más fascinante".

Por décadas, Los astrónomos han estado buscando en estos exoplanetas distantes signos de vida, principalmente buscando la molécula más esencial, agua. Pero Mendillo y sus colegas tienen una idea diferente. En un artículo publicado en Astronomía de la naturaleza el 12 de febrero 2018, Mendillo, Paul Withers, profesor asociado de astronomía de la BU, y Ph.D. El candidato Paul Dalba (GRS'18) sugiere mirar en cambio la ionosfera de un exoplaneta, la fina capa superior de la atmósfera, que está zumbando con partículas cargadas. Encuentra uno como el de la Tierra ellos dicen, lleno de iones de oxígeno individuales, y has encontrado la vida. O, por lo menos, La vida tal como la conocemos.

"A lo largo de la historia de la civilización humana, nunca hemos llegado al punto —hasta básicamente los últimos 15 años— en el que pudiéramos ver planetas alrededor de otras estrellas. Y ahora estamos en el punto en el que se nos ocurren ideas para descubrir vida fuera de la Tierra, "dice John Clarke, profesor de astronomía en la Universidad de Boston, y director del Centro de Física Espacial. "Esta es una gran aventura intelectual en la que estamos".

Su trabajo comenzó cuando Mendillo y Withers recibieron una subvención de la National Science Foundation (NSF) para comparar todas las ionosferas planetarias del sistema solar. (Todos los planetas los tienen excepto Mercurio, que está tan cerca del sol que su atmósfera se despoja por completo.) Simultáneamente, el equipo también estaba trabajando con la misión MAVEN de la NASA, tratando de entender cómo las moléculas que componían la ionosfera de Marte habían escapado de ese planeta. Desde los primeros años de la era espacial, Los científicos han sabido que las ionosferas planetarias difieren mucho, y el equipo de BU comenzó a centrarse en por qué ese era el caso, y por qué la de la Tierra era tan diferente. Mientras que otros planetas llenan sus ionosferas con complicadas moléculas cargadas que surgen del dióxido de carbono o del hidrógeno, La tierra lo mantiene simple con oxígeno en su mayor parte llenando el espacio. Y es un tipo específico de oxígeno:átomos individuales con carga positiva.

"Empecé a pensar, ¿Por qué nuestra ionosfera es diferente a las otras seis? ”, recuerda Mendillo.

El equipo marcó numerosas posibilidades para la alta concentración de O + en la Tierra antes de decidirse por un culpable:las plantas verdes y las algas.

"Es porque tenemos este oxígeno atómico que remonta su origen a la fotosíntesis, "dice Mendillo." Tenemos iones de oxígeno atómico, O +, en la ionosfera como consecuencia directa de tener vida en el planeta. Entonces, ¿por qué no vemos si podemos llegar a un criterio en el que la ionosfera podría ser un biomarcador? no sólo de la vida posible, sino de la vida real ".

La mayoría de los planetas de nuestro sistema solar tienen algo de oxígeno en sus atmósferas inferiores, pero la tierra tiene mucho más, alrededor del 21 por ciento. Esto se debe a que muchos organismos han estado ocupados en encender la luz, agua, y dióxido de carbono en azúcar y oxígeno, el proceso llamado fotosíntesis, durante los últimos 3.800 millones de años.

"Destruya todas las plantas de la Tierra y el oxígeno de nuestra atmósfera desaparecerá en solo miles de años, "dice Withers, quien señala que todo este oxígeno exhalado por las plantas no solo se queda alrededor de la superficie de la Tierra. "Para la mayoría de la gente, O2, el oxigeno que respiramos, no es una molécula muy interesante. A los químicos, sin embargo, O2 es salvaje estimulante y bestia peligrosa. Simplemente no se quedará quieto; reacciona químicamente con casi cualquier otra molécula que pueda encontrar y lo hace muy rápidamente ".

En la Tierra hoy exceso de moléculas de oxígeno, en forma de O2, flotar hacia arriba. Cuando el O2 se eleva a unos 150 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, la luz ultravioleta lo divide en dos. Los átomos de oxígeno individuales flotan más alto, en la ionosfera, donde más luz ultravioleta y rayos X del sol arrancan electrones de sus capas externas, dejando oxígeno cargado en el aire. La abundancia de O2 cerca de la superficie de la Tierra, tan diferente a los otros planetas, conduce a una abundancia de O + en lo alto del cielo.

Este descubrimiento, dice Mendillo, sugiere que los científicos que buscan vida extraterrestre quizás podrían reducir su área de búsqueda. Paul Dalba, que estaba trabajando en atmósferas de exoplanetas con el profesor asistente de astronomía de BU, Philip Muirhead, se unió al equipo para opinar ". El conocimiento de Dalba sobre los sistemas de estrellas y exoplanetas realmente ayudó, "Dice Mendillo. Actualmente, la mayoría de los científicos en esta búsqueda se enfocan en las estrellas de clase M, las más abundantes en la galaxia, y los planetas que las rodean en la "zona habitable, "donde podría existir agua.

Esto tiene sentido, porque la vida como la conocemos necesita agua. But scientists don't know exactly how much water a planet needs to support life. "If we only had the Mediterranean, would that have been enough? Do we need the Pacific, but not the Atlantic?" asks Mendillo. "If you look at the ionosphere, you don't need to know the number. You just need to know that if the maximum electron density is associated with oxygen ions, then you've nailed it—you've got a planet where there's photosynthesis and life."

Por supuesto, this assumes that "life" is at least somewhat analogous to life on Earth, which requires not only water and oxygen, but also a certain temperature range, probably a magnetic field, y otros factores. "That's a good starting point, " says Clarke. "But in the back of our mind, we are all aware that there may be kinds of life we're not thinking about that may surprise us."

There's one other catch, at least for now:scientists don't have the tools to detect an ionosphere on any exoplanet—yet. "If you look at the space telescopes that might come next, a lot is going to be possible, " says Clarke. "I think in ten years we will have the technology to do this experiment."

Mendillo hopes his team's work makes a case for further research, desarrollo, and exploration in this area. "Just the idea of using the ionosphere as a signature is a captivating idea, " he says. "We don't have the observational capability yet, but I'm optimistic. We offer this up as a challenge."