Aunque la ciencia de los exoplanetas ha avanzado significativamente en las últimas dos décadas, todavía nos encontramos en una situación desafortunada. Los científicos sólo pueden hacer conjeturas fundamentadas sobre qué exoplanetas pueden ser habitables. Incluso el exoplaneta más cercano está a cuatro años luz de distancia y, aunque cuatro es un número entero pequeño, la distancia es enorme.
Sin embargo, eso no impide que los científicos intenten reconstruir las cosas.
Una de las cuestiones más importantes en la ciencia y la habitabilidad de los exoplanetas tiene que ver con las enanas rojas. Las enanas rojas abundan y las investigaciones muestran que albergan multitud de planetas. Si bien los gigantes gaseosos como Júpiter son comparativamente raros alrededor de las enanas rojas, otros planetas no lo son. Los datos de observación muestran que alrededor del 40% de las enanas rojas albergan superplanetas Tierra en sus zonas habitables.
Las enanas rojas tienen algunas cosas a su favor cuando se trata de habitabilidad de exoplanetas. Estas estrellas de baja masa tienen una vida útil extremadamente larga, lo que significa que la producción de energía es estable durante largos períodos de tiempo. Hasta donde sabemos, eso es un beneficio para la habitabilidad potencial y la evolución de la vida compleja. La estabilidad le da a la vida la oportunidad de responder a los cambios y persistir en sus nichos.
Pero las enanas rojas también tienen un lado oscuro:las llamaradas. Todas las estrellas brillan hasta cierto punto, incluso nuestro sol. Pero las llamaradas del sol ni siquiera están a la altura de las llamaradas de las enanas rojas. Las enanas rojas pueden brillar con tanta fuerza que pueden duplicar su brillo en muy poco tiempo. ¿Existe alguna forma de que la vida pueda sobrevivir en los planetas enanos rojos?
Una nueva investigación realizada por científicos de Portugal y Alemania examina esa cuestión. Para probar la idea de la habitabilidad de los exoplanetas enanas rojas, los investigadores utilizaron un tipo común de moho y lo sometieron a radiación enana roja simulada, protegido únicamente por una atmósfera marciana simulada.
La investigación es "¿Qué tan habitables son los exoplanetas enanos M? Modelar las condiciones de la superficie y explorar el papel de las melaninas en la supervivencia de las esporas de Aspergillus niger bajo radiación similar a la de un exoplaneta". El autor principal es Afonso Mota, astrobiólogo del Grupo de Investigación de Microbiología Aeroespacial del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). El artículo se envió a la revista Astrobiology. y actualmente está disponible en el servidor de preimpresión arXiv .
Aspergillus niger está omnipresente en el suelo y es comúnmente conocido por el moho negro que puede causar en algunas frutas y verduras. También es un prolífico productor de melanina. La melanina absorbe la luz de manera muy eficiente y, en los humanos, la melanina se produce por la exposición a la radiación ultravioleta y oscurece la piel. Las melaninas están muy extendidas en la naturaleza y los extremófilos las utilizan para protegerse. La melanina puede disipar hasta el 99,9% de los rayos UV absorbidos. Los científicos creen que la aparición de melaninas puede haber desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la vida en la Tierra al proteger a los organismos de la dañina radiación del sol.
En esencia, esta investigación plantea una pregunta bastante simple. ¿Puede la melanina de Aspergillus niger ayudarlo a sobrevivir a la llamarada de una enana roja cuando está protegido por una atmósfera delgada como la de Marte?
Proxima Centauri y TRAPPIST-1 son enanas rojas muy conocidas en la ciencia de exoplanetas porque albergan exoplanetas rocosos en sus zonas habitables. Este estudio se centra en Proxima Centauri b (PCb en adelante) y TRAPPIST-1 e (T1e en adelante). Es probable que ambos tengan temperaturas que permitan que exista agua líquida en sus superficies, dadas las propiedades atmosféricas adecuadas. Es probable que tanto el PCb como el T1e también tengan entornos de radiación tolerables.
Es imposible modelar perfectamente las condiciones de la superficie de estos planetas, pero los investigadores pueden acercarse utilizando lo que se llama temperatura de equilibrio. Medir la llamarada estelar es más fácil porque se puede observar con precisión desde grandes distancias. También se conoce bien la producción de melanina en A. niger. Al trabajar con los tres factores, los investigadores pudieron modelar cómo le iría al moho en la superficie de un planeta en zona habitable alrededor de una enana roja.
"En el contexto de la astrobiología, y particularmente de la astromicología, el estudio de los hongos extremotolerantes ha demostrado ser fundamental para comprender mejor los límites de la vida y la habitabilidad", escriben los autores. "Aspergillus niger, un hongo filamentoso extremadamentetolerante, se ha utilizado frecuentemente como organismo modelo para estudiar la supervivencia de los hongos en ambientes extremos, creciendo en una amplia gama de condiciones".
Las esporas de A. niger tienen una capa densa y compleja de melanina que las protege de la radiación ultravioleta y de rayos X. Se han encontrado en la Estación Espacial Internacional, un testimonio de su capacidad para resistir algunos de los peligros del espacio. Aunque son terrestres, los científicos pueden utilizarlos para estudiar la habitabilidad potencial de los exoplanetas.
En este trabajo, los investigadores probaron la capacidad de supervivencia de las esporas de A. niger en condiciones superficiales simuladas de PCb y T1c, donde las estrellas enanas rojas bañan las superficies planetarias con potente radiación ultravioleta y de rayos X.
Los investigadores probaron diferentes tipos de esporas de A. niger en diferentes soluciones. Una era una cepa salvaje, otra era una cepa mutante modificada para producir y excretar piomelanina, una de las melaninas de particular interés para los científicos, y la tercera era una cepa deficiente en melanina. Las esporas se suspendieron en soluciones salinas, soluciones ricas en melanina o una solución de control durante un período de tiempo mientras se exponían a diferentes cantidades de rayos X y radiación UV.
Después de la exposición, se analizó la capacidad de supervivencia y viabilidad de los tres tipos de esporas de A. niger.
Los resultados muestran que A. niger podría sobrevivir a los ambientes de intensa radiación que pueden esterilizar las superficies de los exoplanetas enanas rojas. No si están directamente expuestos, pero sí bajo sólo unos pocos milímetros de tierra o agua. "Si no se atenuaran, los rayos X de las llamaradas probablemente esterilizarían la superficie de todos los exoplanetas estudiados. Sin embargo, los microorganismos aptos para sobrevivir bajo la superficie no se verían afectados por la mayoría de las fuentes de radiación exógenas bajo unos pocos milímetros de suelo o agua", explican los investigadores. .
A lo que se reduce el estudio es a la melanina. Cuanta más melanina haya, mayor será la tasa de supervivencia de A. niger.
"Los experimentos realizados en este estudio corroboran el propósito multifuncional de la melanina, ya que las esporas de A. niger MA93.1 germinaron más rápido y más eficientemente en un extracto rico en melanina en comparación con las dos soluciones de control", escriben los autores. A. niger MA93.1 es la cepa mutante modificada para producir y excretar melanina.
Para los exoplanetas T1e y PCb, la investigación es prometedora para aquellos de nosotros que esperamos habitabilidad en otros planetas. Cuando se trata de radiación UV-C, una fracción significativa de las esporas de muestras que contienen melanina podrían sobrevivir a las superllamaradas que golpean PCb y T1e, incluso con muy poca protección atmosférica. La exposición a los rayos X fue similar.
Si bien a todos nos gusta imaginar vida compleja en otras partes del universo, es más probable que nos topemos con mundos que no se parecen en nada a la Tierra. Si encontramos vida, probablemente serán organismos simples que estén encontrando una manera de sobrevivir en lo que consideraríamos ambientes marginales o extremos. Dado que las enanas rojas son tan comunes, es probable que encontremos esta vida allí.
Este estudio refuerza esa idea.
"Además", escriben los autores en su conclusión, "los resultados de este trabajo mostraron cómo A. niger, al igual que otros organismos extremotolerantes y extremófilos, podría sobrevivir a las duras condiciones de radiación en la superficie de algunos exoplanetas enanos M". P>
Los autores concluyen que la melanina desempeña un papel fundamental en su posible supervivencia. "Además, se demostró que las soluciones ricas en melanina son muy beneficiosas para la supervivencia y germinación de las esporas de A. niger, particularmente cuando se tratan con altas dosis de radiación UV y rayos X".
Hay un debate científico en curso sobre la habitabilidad de los exoplanetas enanos rojos, en el que las llamaradas desempeñan un papel destacado. Pero esta investigación muestra que tal vez sea demasiado pronto para descartar las enanas rojas y al mismo tiempo arrojar luz sobre cómo pudo haber surgido la vida en la Tierra.
"Estos resultados ofrecen una idea de cómo las formas de vida pueden soportar eventos y condiciones perjudiciales que prevalecen en los exoplanetas y cómo la melanina puede haber tenido un papel en el origen y la evolución de la vida en la Tierra y quizás en otros mundos".
Más información: Afonso Mota et al, ¿Qué tan habitables son los exoplanetas enanos M? Modelando las condiciones de la superficie y explorando el papel de las melaninas en la supervivencia de las esporas de Aspergillus niger bajo radiación similar a la de un exoplaneta, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.03403
Información de la revista: Astrobiología , arXiv
Proporcionado por Universe Today
