Los satélites monitorean cómo cambia el "verdor" con las estaciones de la Tierra. Los científicos de la UCR están estudiando los cambios acompañantes en la composición atmosférica como un marcador de vida en planetas distantes. Crédito:NASA
Se han descubierto decenas de planetas potencialmente habitables fuera de nuestro sistema solar, y muchos más esperan ser detectados.
¿Hay alguien, o algo, allí?
La caza de la vida en estos lugares que son imposibles de visitar en persona, comenzará con una búsqueda de productos biológicos en sus ambientes. Estas huellas dactilares atmosféricas de la vida, llamadas biofirmas, se detectará mediante telescopios de próxima generación que miden la composición de los gases que rodean a los planetas que se encuentran a años luz de distancia.
Es un asunto complicado ya que las biofirmas basadas en mediciones únicas de gases atmosféricos pueden ser engañosas. Para complementar estos marcadores, y gracias a la financiación del Instituto de Astrobiología de la NASA, científicos de la Universidad de California, El Centro de Astrobiología de Tierras Alternativas de Riverside está desarrollando el primer marco cuantitativo para firmas biológicas dinámicas basadas en cambios estacionales en la atmósfera de la Tierra.
Titulado "La estacionalidad atmosférica como firma biológica de un exoplaneta, "un artículo que describe la investigación se publicó hoy en Cartas de revistas astrofísicas . La autora principal es Stephanie Olson, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR.
Mientras la Tierra orbita alrededor del sol, su eje inclinado significa que diferentes regiones reciben más rayos en diferentes épocas del año. Los signos más visibles de este fenómeno son los cambios en el clima y la duración de los días, pero la composición atmosférica también se ve afectada. Por ejemplo, en el hemisferio norte, que contiene la mayor parte de la vegetación del mundo, El crecimiento de las plantas en verano da como resultado niveles notablemente más bajos de dióxido de carbono en la atmósfera. Lo contrario es cierto para el oxígeno.
"La estacionalidad atmosférica es una firma biológica prometedora porque está modulada biológicamente en la Tierra y es probable que ocurra en otros mundos habitados, "Olson dijo." Inferir vida basada en la estacionalidad no requeriría una comprensión detallada de la bioquímica alienígena porque surge como una respuesta biológica a los cambios estacionales en el medio ambiente, en lugar de como consecuencia de una actividad biológica específica que podría ser exclusiva de la Tierra ". Las órbitas extremadamente elípticas en lugar de la inclinación del eje podrían producir estacionalidad en planetas extrasolares, o exoplanetas, ampliando la gama de posibles objetivos.
En el papel, los investigadores identifican las oportunidades y las dificultades asociadas con la caracterización de la formación y destrucción estacional de oxígeno, dióxido de carbono, metano, y su detección mediante una técnica de imagen denominada espectroscopia. También modelaron las fluctuaciones del oxígeno atmosférico en un planeta portador de vida con bajo contenido de oxígeno, como la de la Tierra hace miles de millones de años. Encontraron que el ozono (O3), que se produce en la atmósfera a través de reacciones que involucran gas oxígeno (O 2 ) producido por la vida, sería un marcador más fácilmente medible para la variabilidad estacional en oxígeno que O 2 sí mismo en planetas débilmente oxigenados.
"Es muy importante que modelemos con precisión este tipo de escenarios ahora, para que los telescopios espaciales y terrestres del futuro puedan diseñarse para identificar las firmas biológicas más prometedoras, "dijo Edward Schwieterman, becario del Programa Postdoctoral de la NASA en la UCR. "En el caso del ozono, necesitaríamos telescopios para incluir capacidades ultravioleta para detectarlo fácilmente ".
Schwieterman dijo que el desafío en la búsqueda de vida es la ambigüedad de los datos recopilados desde tan lejos. Los falsos positivos (procesos no biológicos que se hacen pasar por vida) y los falsos negativos (la vida en un planeta que produce pocas o ninguna firma biológica) son preocupaciones importantes.
"Tanto el oxígeno como el metano son firmas biológicas prometedoras, pero hay formas en que se pueden producir sin vida, ", Dijo Schwieterman.
Olson dijo que observar los cambios estacionales en el oxígeno o el metano sería más informativo.
"Una forma potencialmente poderosa de evaluar exoplanetas para su habitación sería observar sus atmósferas a lo largo de sus órbitas para ver si podemos detectar cambios en estos gases de firma biológica en el transcurso de un año". ", dijo." En algunas circunstancias, tales cambios serían difíciles de explicar sin vida e incluso pueden permitirnos avanzar hacia la caracterización, en lugar de simplemente reconocer, vida en un exoplaneta ".
Timothy Lyons, profesor de biogeoquímica en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR y director del Centro de Astrobiología de Tierras Alternativas, dijo que este trabajo avanza el enfoque fundamental para la búsqueda de vida en planetas muy distantes.
"Estamos particularmente entusiasmados con la perspectiva de caracterizar las fluctuaciones de oxígeno en los niveles bajos que esperaríamos encontrar en una versión temprana de la Tierra". ", Dijo Lyons." Las variaciones estacionales reveladas por el ozono serían más fácilmente detectables en un planeta como la Tierra hace miles de millones de años. cuando la mayor parte de la vida era todavía microscópica y habitaba el océano ".
