¿Extraterrestres Que Respiran Hidrógeno? Un Nuevo Enfoque Para Encontrar Vida Extraterrestre

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¿Extraterrestres Que Respiran Hidrógeno? Un Nuevo Enfoque Para Encontrar Vida Extraterrestre

La primera vez que encontremos evidencia de vida en un planeta que orbita a otra estrella (un exoplaneta), probablemente será analizando los gases en su atmósfera. Con el aumento del número de planetas similares a la Tierra conocidos, pronto podríamos descubrir gases en la atmósfera de un exoplaneta que están asociados con la vida en la Tierra.

Pero, ¿y si la vida extraterrestre usa una química algo diferente a la nuestra? Un nuevo estudio, publicado en Nature Astronomy, sostiene que nuestras mejores posibilidades de utilizar atmósferas para encontrar evidencia de vida es ampliar nuestra búsqueda de centrarnos en planetas como el nuestro para incluir aquellos con una atmósfera de hidrógeno.

Podemos sondear la atmósfera de un exoplaneta cuando pasa frente a su estrella. Cuando ocurre tal tránsito, la luz de la estrella tiene que atravesar la atmósfera del planeta para llegar a nosotros y parte de ella se absorbe a medida que avanza.

Al observar el espectro de la estrella, su luz desglosada según su longitud de onda, y averiguar qué luz falta debido al tránsito, se revela en qué gases se compone la atmósfera. Documentar las atmósferas de exoplanetas es uno de los objetivos del muy retrasado telescopio espacial James Webb.

Si tuviéramos que encontrar una atmósfera que tuviera una mezcla química diferente a la que esperaríamos, una de las explicaciones más simples sería que se mantiene de esa manera mediante procesos vivos. Ese es el caso de la Tierra. La atmósfera de nuestro planeta contiene metano (CH₄), que reacciona naturalmente con el oxígeno para producir dióxido de carbono. Pero el metano se mantiene recargado mediante procesos biológicos.

Otra forma de ver esto es que el oxígeno no estaría allí en absoluto si no hubiera sido liberado del dióxido de carbono por microbios fotosintéticos durante el llamado gran evento de oxigenación que comenzó hace unos 2.400 millones de años.

Mire más allá de las atmósferas de oxígeno

Los autores del nuevo estudio argumentan que deberíamos comenzar a investigar mundos más grandes que la Tierra cuyas atmósferas están dominadas por hidrógeno. Es posible que estos no tengan oxígeno libre, porque el hidrógeno y el oxígeno forman una mezcla altamente inflamable.

La aeronave Hindenberg llena de hidrógeno destruida por un incendio en 1937. Tal incendio no podría ocurrir en un mundo con una atmósfera de hidrógeno libre de oxígeno. Imagen: Murray Becker / Associated Press

El hidrógeno es la más ligera de todas las moléculas y se escapa fácilmente al espacio. Para que un planeta rocoso tenga una gravedad lo suficientemente fuerte como para aferrarse a una atmósfera de hidrógeno, debe ser una «súper-Tierra» con una masa entre dos y diez veces la de la Tierra.

El hidrógeno podría haber sido capturado directamente de la nube de gas donde creció el planeta, o haber sido liberado más tarde por una reacción química entre el hierro y el agua.

La densidad de una atmósfera dominada por hidrógeno disminuye unas 14 veces menos rápidamente cuanto más alto se asciende que en una atmósfera dominada por nitrógeno como la de la Tierra.

Esto crea una envoltura 14 veces mayor de la atmósfera que rodea al planeta, lo que facilita la detección en los datos de los espectros. Las mayores dimensiones también mejorarían nuestras posibilidades de observar dicha atmósfera mediante imágenes directas con un telescopio óptico.

Respiración de hidrógeno en el laboratorio

Los autores llevaron a cabo experimentos de laboratorio en los que demostraron que la bacteria E. coli (miles de millones de las cuales viven en los intestinos) puede sobrevivir y multiplicarse bajo una atmósfera de hidrógeno en ausencia total de oxígeno. Demostraron lo mismo para una variedad de levadura.

Aunque esto es interesante, no agrega mucho peso al argumento de que la vida podría florecer bajo una atmósfera de hidrógeno. Ya conocemos muchos microbios dentro de la corteza terrestre que sobreviven metabolizando el hidrógeno, e incluso hay un organismo multicelular que pasa toda su vida en una zona libre de oxígeno en el suelo del Mediterráneo.

Spinoloricus, un organismo diminuto pero multicelular que aparentemente no requiere oxígeno para vivir. La barra de escala es de 50 micrómetros.

Es poco probable que la atmósfera de la Tierra, que comenzó sin oxígeno, haya tenido más del 1% de hidrógeno. Pero la vida temprana pudo haber tenido que metabolizarse haciendo reaccionar hidrógeno con carbono para formar metano, en lugar de hacer reaccionar oxígeno con carbono para formar dióxido de carbono, como lo hacen los humanos.

Gases de biofirma

Sin embargo, el estudio hizo un descubrimiento importante. Los investigadores demostraron que existe una “asombrosa diversidad” de docenas de gases producidos por productos de E. coli que viven bajo hidrógeno.

Muchos de estos, como dimetilsilfuro, sulfuro de carbonilo e isopreno, podrían ser «biofirmas» detectables en una atmósfera de hidrógeno. Esto aumenta nuestras posibilidades de reconocer signos de vida en un exoplaneta; debes saber qué buscar.

Dicho esto, los procesos metabólicos que usan hidrógeno son menos eficientes que los que usan oxígeno. Sin embargo, la vida que respira hidrógeno ya es un concepto establecido en lo que respecta a los astrobiólogos. Los respiradores de hidrógeno sensibles incluso han aparecido en algunas novelas de ciencia ficción basadas en la racionalidad, como las novelas Uplift de David Brin.

Los autores del nuevo estudio también señalan que el hidrógeno molecular en concentración suficiente puede actuar como gas de efecto invernadero. Esto podría mantener la superficie de un planeta lo suficientemente caliente para el agua líquida y, por lo tanto, la vida en la superficie, más lejos de su estrella de lo que sería de otra manera.

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