A medida que parpadeen telescopios nuevos y más potentes en los próximos años, Los astrónomos podrán apuntar los megascopios a exoplanetas cercanos, escudriñando sus atmósferas para descifrar su composición y buscar signos de vida extraterrestre. Pero imagina si en nuestra búsqueda, encontramos organismos extraterrestres, pero no los reconocimos como vida real.

Esa es una perspectiva que los astrónomos como Sara Seager esperan evitar. Seager, el profesor de ciencia planetaria de la promoción de 1941, Física, y Aeronáutica y Astronáutica en el MIT, es mirar más allá de una visión "terracéntrica" ​​de la vida y arrojar una red más amplia sobre qué tipos de entornos más allá del nuestro podrían ser realmente habitables.

En un artículo publicado hoy en la revista Astronomía de la naturaleza , ella y sus colegas han observado en estudios de laboratorio que los microbios pueden sobrevivir y prosperar en atmósferas dominadas por hidrógeno, un entorno que es muy diferente de la atmósfera rica en nitrógeno y oxígeno de la Tierra.

El hidrógeno es un gas mucho más ligero que el nitrógeno o el oxígeno, y una atmósfera rica en hidrógeno se extendería mucho más lejos de un planeta rocoso. Por lo tanto, podría ser detectado y estudiado más fácilmente por potentes telescopios, en comparación con los planetas más compactos, Atmósferas similares a la Tierra.

Los resultados de Seager muestran que formas de vida simples podrían habitar planetas con atmósferas ricas en hidrógeno, sugiriendo que una vez que los telescopios de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA comiencen a operar, Los astrónomos podrían querer buscar primero exoplanetas dominados por hidrógeno en busca de signos de vida.

"Hay una diversidad de mundos habitables ahí fuera, y hemos confirmado que la vida en la Tierra puede sobrevivir en atmósferas ricas en hidrógeno, "Dice Seager." Definitivamente deberíamos agregar ese tipo de planetas al menú de opciones cuando pensamos en la vida en otros mundos, y realmente tratando de encontrarlo ".

Los coautores del MIT de Seager en el artículo son Jingcheng Huang, Janusz Petkowski, y Mihkel Pajusalu.

Atmósfera en evolución

En la Tierra primitiva, hace miles de millones de años, la atmósfera se veía bastante diferente del aire que respiramos hoy. El planeta infantil aún tenía que albergar oxígeno, y estaba compuesto por una sopa de gases, incluido el dióxido de carbono, metano, y una fracción muy pequeña de hidrógeno. El gas hidrógeno permaneció en la atmósfera durante posiblemente miles de millones de años, hasta lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación, y la acumulación gradual de oxígeno.

La pequeña cantidad de hidrógeno que queda hoy es consumida por ciertas líneas antiguas de microorganismos, incluidos los metanógenos, organismos que viven en climas extremos, como en las profundidades del hielo, o dentro del suelo del desierto, y engulle hidrógeno, junto con dióxido de carbono, para producir metano.

Los científicos estudian rutinariamente la actividad de los metanógenos cultivados en condiciones de laboratorio con 80 por ciento de hidrógeno. Pero hay muy pocos estudios que exploren la tolerancia de otros microbios a ambientes ricos en hidrógeno.

"Queríamos demostrar que la vida sobrevive y puede crecer en una atmósfera de hidrógeno, "Dice Seager.

Un espacio de cabeza de hidrógeno

El equipo se trasladó al laboratorio para estudiar la viabilidad de dos tipos de microbios en un entorno de 100 por ciento de hidrógeno. Los organismos que eligieron fueron la bacteria Escherichia coli, un simple procariota, y levadura, un eucariota más complejo, que no se había estudiado en entornos dominados por hidrógeno.

Ambos microbios son organismos modelo estándar que los científicos han estudiado y caracterizado durante mucho tiempo. lo que ayudó a los investigadores a diseñar su experimento y comprender sus resultados. Y lo que es más, E. coli y la levadura pueden sobrevivir con y sin oxígeno, un beneficio para los investigadores, ya que podrían preparar sus experimentos con cualquiera de los organismos al aire libre antes de transferirlos a un entorno rico en hidrógeno.

En sus experimentos, cultivaron por separado cultivos de levadura y E. coli, luego inyectó los cultivos con los microbios en botellas separadas, relleno de un "caldo, "o cultivo rico en nutrientes del que los microbios podrían alimentarse. Luego, eliminaron el aire rico en oxígeno de las botellas y llenaron el" espacio de cabeza "restante con cierto gas de interés, como un gas de 100 por ciento de hidrógeno. Luego colocaron las botellas en una incubadora, donde se agitaron suave y continuamente para promover la mezcla entre los microbios y los nutrientes.

Cada hora, un miembro del equipo recogió muestras de cada botella y contó los microbios vivos. Continuaron tomando muestras hasta por 80 horas. Sus resultados representaron una curva de crecimiento clásica:al comienzo de la prueba, los microbios crecieron rápidamente en número, alimentándose de los nutrientes y poblando la cultura. Finalmente, el número de microbios se estabilizó. La población, todavía prosperando, estaba estable, a medida que siguieron creciendo nuevos microbios, reemplazando a los que murieron.

Seager reconoce que los biólogos no encuentran sorprendentes los resultados. Después de todo, el hidrógeno es un gas inerte, y como tal no es inherentemente tóxico para los organismos.

"No es como si hubiéramos llenado el espacio de la cabeza con un veneno, "Dice Seager." Pero ver para creer, ¿Derecha? Si nadie los ha estudiado nunca, especialmente eucariotas, en un entorno dominado por el hidrógeno, querrás hacer el experimento para creerlo ".

También deja en claro que el experimento no fue diseñado para mostrar si los microbios pueden depender del hidrógeno como fuente de energía. Bastante, el punto era más para demostrar que una atmósfera 100 por ciento de hidrógeno no dañaría o mataría ciertas formas de vida.

"No creo que a los astrónomos se les haya ocurrido que podría haber vida en un entorno de hidrógeno, "dice Seager, que espera que el estudio fomente el diálogo cruzado entre astrónomos y biólogos, particularmente como la búsqueda de planetas habitables, y vida extraterrestre, aumenta.

Un mundo de hidrógeno

Los astrónomos no son capaces de estudiar las atmósferas de pequeños, exoplanetas rocosos con las herramientas disponibles en la actualidad. Los pocos, los planetas rocosos cercanos que han examinado carecen de atmósfera o simplemente pueden ser demasiado pequeños para detectarlos con los telescopios disponibles actualmente. Y aunque los científicos han planteado la hipótesis de que los planetas deberían albergar atmósferas ricas en hidrógeno, ningún telescopio que funcione tiene la resolución para detectarlos.

Pero si los observatorios de la próxima generación seleccionan esos mundos terrestres dominados por hidrógeno, Los resultados de Seager muestran que existe la posibilidad de que la vida prospere en su interior.

En cuanto a qué rocoso, planeta rico en hidrógeno se vería así, ella evoca una comparación con el pico más alto de la Tierra, Monte Everest. Los excursionistas que intentan subir a la cima se quedan sin aire, debido al hecho de que la densidad de todas las atmósferas cae exponencialmente con la altura, y basado en la distancia de caída de nuestra atmósfera dominada por nitrógeno y oxígeno. Si un excursionista estuviera escalando el Everest en una atmósfera dominada por el hidrógeno, un gas 14 veces más liviano que el nitrógeno, podría escalar 14 veces más alto antes de quedarse sin aire.

"Es un poco difícil entenderlo, pero ese gas ligero solo hace que la atmósfera sea más expansiva, "Seager explica." Y para los telescopios, cuanto más grande se compara la atmósfera con el telón de fondo de la estrella de un planeta, más fácil de detectar ".

Si los científicos alguna vez tienen la oportunidad de tomar muestras de un planeta tan rico en hidrógeno, Seager imagina que podrían descubrir una superficie diferente, pero no irreconocible del nuestro.

"Estamos imaginando que si perforas la superficie, probablemente tendría minerales ricos en hidrógeno en lugar de los que llamamos oxidados, y también océanos, como pensamos que toda la vida necesita algún tipo de líquido, y probablemente todavía puedas ver un cielo azul, "Dice Seager." No hemos pensado en todo el ecosistema. Pero no necesariamente tiene que ser un mundo diferente ".