“Desequilibrio”: la señal inequívoca de la vida biológica alienígena

“Desequilibrio”: la señal inequívoca de la vida biológica alienígena

“Desequilibrio”: la señal inequívoca de la vida biológica alienígena A pesar de sus diferencias, cada período en la historia de la Tierra: el Arcaico

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“Desequilibrio”: la señal inequívoca de la vida biológica alienígena

A pesar de sus diferencias, cada período en la historia de la Tierra: el Arcaico (de 4 mil millones a 2,5 mil millones de años), el Proterozoico (de 2,5 mil millones a 541 millones de años) y el Fanerozoico (hace 541 millones de años hasta el presente).

Comparte al menos una característica: desequilibrios químicos en su ambiente. Esto se debe a que la actividad biológica produce sustancias que, de lo contrario, no tienen un negocio coexistente.

“La frase similar a la Tierra no se refiere a un planeta que necesariamente se asemeja en absoluto a la Tierra moderna”, dijo Stephanie Olson, astrobióloga de la Universidad de California en Riverside. “En realidad es un término muy amplio que abarca una amplia variedad de mundos. Incluye mundos nebulosos como el arcaico; Incluye mundos helados como los intervalos de ‘bola de nieve de la Tierra’; Incluye mundos anóxicos con ecosistemas exclusivamente microbianos; Incluye mundos con vida compleja e inteligente; e incluye mundos que aún no hemos visto “.

Durante miles de millones de años de historia de la Tierra, un astrónomo extraterrestre pudo haber sido lo suficientemente engañado como para concluir que la Tierra era estéril, a pesar del hecho de que la vida estaba floreciendo en nuestro océano en ese momento “, dice Olson.

Durante miles de millones de años de historia de la Tierra, un astrónomo extraterrestre pudo haber sido lo suficientemente engañado como para concluir que la Tierra era estéril, a pesar del hecho de que la vida estaba floreciendo en nuestro océano en ese momento “, dice Olson.

En un artículo de 2018 en Science Advances, Olson y sus colegas simularon cómo la atmósfera de la Tierra ha cambiado con el tiempo. Incluso hace tres mil millones de años, los extraterrestres pudieron haber podido inferir la vida olfateando metano y dióxido de carbono en la atmósfera primitiva. Pero nuestra atmósfera moderna, una baliza literal para la vida, llegó hace unos 500 millones de años.

La Tierra primitiva daría pistas convincentes para la vida, dice Joshua Krissansen-Totton de la Universidad de Washington. “La presencia de vida en la Tierra ha sido bastante obvia durante los últimos 4 mil millones de años para cualquiera que pueda construir un gran telescopio”, dice en un correo electrónico. “Si hubiera algo desagradable allí, entonces hubieran extinguido la vida en la Tierra hace mucho tiempo. Creo que estamos seguros invitándolos a visitar e intercambiar notas sobre el cosmos “.

Al estudiar los contenidos atmosféricos de la Tierra antigua y actual, los científicos dicen que han descubierto combinaciones químicas específicas que podrían revelar la presencia de actividad biológica en otros planetas. Estas biosignaturas, descritas en la revista Science Advances, podrían ofrecer una herramienta clave en la búsqueda de vida extraterrestre.

“Hay un camino directo desde las conclusiones de nuestro trabajo hasta el posible descubrimiento, que sería uno histórico, de la vida en otra parte”, dijo el autor principal David Catling, científico planetario y astrobiólogo de la Universidad de Washington en Seattle.

Se han descubierto miles de planetas más allá de nuestro sistema solar en los últimos años, un pequeño número de los cuales parecen ser planetas rocosos, del tamaño de la Tierra, a la distancia correcta de su estrella para contener agua líquida. El estudio de los que tienen atmósferas detectables podría proporcionar pistas cruciales en cuanto a si albergan la vida.

A medida que los nuevos y potentes telescopios comienzan a conectarse, los investigadores están tratando de averiguar exactamente qué sustancias químicas atmosféricas deberían estar buscando. Después de todo, solo porque parece que un planeta tiene los ingredientes adecuados para la vida no significa que realmente haya algo viviendo allí.

Los científicos se han centrado en algunas moléculas potencialmente reveladoras, como el metano. El metano es producido en grandes cantidades por microbios en la Tierra (incluidos los que se encuentran en las barrigas del ganado). Pero el metano también puede ser producido por fuentes no biológicas, como los volcanes.

El oxígeno molecular (dos átomos de oxígeno unidos entre sí) se produce en grandes cantidades en la actualidad mediante la fotosíntesis de algas, plantas y microbios. Pero el mecanismo fotosintético es tan complicado que los científicos piensan que evolucionó solo una vez en nuestro propio planeta. Eso significa que no hay garantía de encontrar fotosíntesis que produzcan oxígeno en otros mundos, incluso si la vida existe allí.

Por lo tanto, confiar en cualquier producto químico individual podría producir falsos positivos o falsos negativos, dijo la coautora del estudio, Stephanie Olson, astrobióloga y estudiante de posgrado en la Universidad de California, Riverside. Pero los seres vivos alteran sus ambientes en formas complejas. ¿Y si hubiera una mezcla particular de moléculas que no existirían sin la vida?

Para averiguarlo, el estudiante graduado de Catling, Joshua Krissansen-Totton, dirigió un estudio que examinó la atmósfera de la Tierra en tres etapas de su existencia: El Arcaico (4 mil millones a 2,5 mil millones de años), el Proterozoico (2,5 mil millones a 541 millones de años) y El Fanerozoico (hace 541 millones de años hasta el presente).

Durante cada uno de estos períodos de tiempo, la vida (y el planeta mismo) se veían muy diferentes. Coloca una instantánea de cada período terrenal de lado a lado, y se verían como planetas totalmente diferentes. Eso es útil para los científicos, agregó, que necesitan varios modelos de cómo sería la vida en otros mundos.

A pesar de sus diferencias, cada uno de estos períodos en la historia de la Tierra comparte al menos una característica: los desequilibrios químicos en su atmósfera. Eso se debe a que la actividad biológica produce sustancias que, de lo contrario, no tienen ningún negocio coexistiendo, dijo Catling.

Toma metano y oxígeno: Colocados juntos, estos gases reaccionan rápidamente y se destruyen entre sí. Pero hay muchos de los dos en la Tierra, porque los seres vivos siguen haciéndolos.

“Si encuentras un sistema en equilibrio, has encontrado algo que está muerto. O algo que no está vivo “, dijo Catling. “Cuando vemos algo inusual, eso está fuera de control, puede ser un signo de vida”.

La gente ha hablado de esta idea desde la década de 1960, dijo Catling, pero realmente no la había cuantificado hasta ahora. Para este estudio, los científicos realizaron simulaciones utilizando los contenidos químicos conocidos de cada atmósfera para ver si existía algún desequilibrio químico revelador.

Los investigadores descubrieron que durante el Arcaico, cuando había poco oxígeno, la coexistencia de metano, nitrógeno y dióxido de carbono en la atmósfera (junto con el agua líquida) habría sido una señal de que los seres vivos estaban trabajando duro. “Los grandes flujos de cada gas en ausencia de biología son realmente difíciles de explicar”, dijo Olson sobre la coexistencia del dióxido de carbono y el metano.

En el Proterozoico medio, a medida que aumentaban los microbios productores de oxígeno, el sorteo sería una combinación de oxígeno, nitrógeno y agua líquida. Incluso si los niveles de oxígeno atmosférico son demasiado bajos para ser detectables, los científicos podrían buscar el ozono en su lugar, dijo Olson. Esto se debe a que el ozono (compuesto de tres átomos de oxígeno) se produce por reacciones que involucran oxígeno producido biológicamente y produce una señal muy fuerte que podría detectarse incluso a niveles bajos.

En el Fanerozoico, que incluye el presente, las biosignaturas serían oxígeno con nitrógeno y agua. (Los niveles de oxígeno aquí serían mucho más altos y mucho más fáciles de detectar que en el Proterozoico medio).

Algunos de los cócteles químicos, como la combinación de metano y dióxido de carbono, podrían ser detectados por futuros observatorios como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se lanzará en 2019.

“Realmente le está dando a la gente un camino hacia adelante en qué enfocarse en sus observaciones”, dijo Nikole Lewis, un científico del proyecto para el James Webb que se basa en el Telescopio Espacial de Ciencias Instituto en Baltimore.

Añadió que James Webb estudiará una amplia gama de planetas, y tener una gran variedad de biosignaturas y una gama de plantillas planetarias es una herramienta crucial, agregó. Esto se debe a que cuantos más planetas encuentren que se ajusten a estos criterios, es más probable que descubran los pocos que realmente podrían albergar seres vivos.

“Tendremos una muestra lo suficientemente grande que esperamos que haya algunas que sobresalgan como pulgares doloridos”, dijo Lewis.

Hasta que James Webb y otros telescopios capaces de encontrar estos contenidos atmosféricos estén en línea, la búsqueda de posibles biosignaturas continúa, según los científicos.

“En este momento todavía no estamos preparados para reconocer la vida en toda la diversidad de exoplanetas similares a la Tierra, y solo podemos imaginarnos cómo sería la vida en un planeta que no es como la Tierra”, dijo Olson. “Eso es, por supuesto, una gran área de investigación, y no creo que lo hayamos descubierto todavía. Pero el desequilibrio es potencialmente un camino particularmente poderoso hacia adelante “

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