Arrojar más luz sobre moléculas vinculadas a la vida en otros planetas

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La búsqueda de vida en otros planetas ha recibido un importante impulso después de que los científicos revelaran las firmas espectrales de casi 1000 moléculas atmosféricas que pueden estar involucradas en la producción o el consumo de fosfina, reveló un estudio dirigido por la UNSW Sydney.

Los científicos han conjeturado durante mucho tiempo que la fosfina—un compuesto químico hecho de un átomo fosforoso rodeado por tres átomos de hidrógeno (PH3) – puede indicar evidencia de vida si se encuentra en las atmósferas de pequeños planetas rocosos como el nuestro, donde es producido por la actividad biológica de las bacterias.

Así que cuando un equipo internacional de científicos el año pasado afirmó haber detectado fosfina en la atmósfera de Venus, planteó la tentadora perspectiva de la primera evidencia de vida en otro planeta, aunque la variedad primitiva de una sola célula.

Pero no todo el mundo estaba convencido, con algunos científicos cuestionando si la fosfina en la atmósfera de Venus fue realmente producida por la actividad biológica, o si se detectó fosfina en absoluto.

Ahora, un equipo internacional, dirigido por científicos de la UNSW sydney, ha hecho una contribución clave a esta y cualquier búsqueda futura de vida en otros planetas al demostrar cómo una detección inicial de una biofirma potencial debe ser seguida por búsquedas de moléculasrelacionadas.

En un artículo publicado hoy en la revista Frontiers in Astronomy and Space Sciences, describieron cómo el equipo utilizó algoritmos informáticos para producir una base de datos de códigos de barras espectrales infrarrojos aproximados para 958 especies moleculares que contienen fósforo.

Mira y aprende

Como explica la Dra. Laura McKemmish, de la Escuela de Química de la UNSW, cuando los científicos buscan evidencia de vida en otros planetas, no necesitan ir al espacio, simplemente pueden apuntar un telescopio al planeta en cuestión.

«Para identificar la vida en un planeta, necesitamos datos espectrales»,dice.

«Con los datos espectrales correctos, la luz de un planeta puede decirte qué moléculas hay en la atmósfera del planeta.»

El fósforo es un elemento esencial para la vida, sin embargo, hasta ahora, dice, los astrónomos sólo podían buscar una molécula poliotómica que contiene fósforo, la fosfina.

«La fosfina es una biofirma muy prometedora porque sólo se produce en pequeñas concentraciones por procesos naturales. Sin embargo, si no podemos rastrear cómo se produce o se consume, no podemos responder a la pregunta de si es química inusual o pequeños hombres verdes que están produciendo fosfina en un planeta», dice el Dr. McKemmish.

Para proporcionar información, el Dr. McKemmish reunió a un gran equipo interdisciplinario para entender cómo el fósforo se comporta química, biológica y geológicamente y preguntar cómo esto puede ser investigado remotamente sólo a través de moléculas atmosféricas.

«Lo bueno de este estudio es que reunió a científicos de campos dispares —química, biología, geología— para abordar estas preguntas fundamentales en torno a la búsqueda de vida en otros lugares que un solo campo no podía responder», dice el astrobiólogo y coautor del estudio, el profesor asociado Brendan Burns.

El Dr. McKemmish continúa: «Al principio, buscamos qué moléculas portadoras de fósforo — lo que llamamos moléculas P — son más importantes en las atmósferas, pero resulta que se sabe muy poco. Así que decidimos observar un gran número de moléculas P que se podían encontrar en la fase de gas que de otra manera pasarían desapercibidas por telescopios sensibles a la luz infrarroja».

Los datos de códigos de barras para nuevas especies moleculares se producen normalmente para una molécula a la vez, dice el Dr. McKemmish, un proceso que a menudo toma años. Pero el equipo involucrado en esta investigación utilizó lo que ella llama «química cuántica computacional de alto rendimiento» para predecir los espectros de 958 moléculas en sólo un par de semanas.

«Aunque este nuevo conjunto de datos aún no tiene la precisión para permitir nuevas detecciones, puede ayudar a prevenir las desasignacións destacando el potencial de múltiples especies moleculares que tienen códigos de barras espectrales similares, por ejemplo, a baja resolución con algunos telescopios, el agua y el alcohol podrían ser indistinguibles».

«Los datos también se pueden utilizar para clasificar lo fácil que es detectar una molécula. Por ejemplo, contraintuitivamente, a los astrónomos alienígenas que miran la Tierra les resultaría mucho más fácil detectar CO 0.04%2 en nuestra atmósfera que el 20% O2. Esto se debe a que co2 absorbe la luz mucho más fuerte que O2—esto es realmente lo que causa el efecto invernadero en la Tierra.»

Vida en exoplanetas

Independientemente de los resultados del debate sobre la existencia de fosfina en la atmósfera de Venus y los posibles signos de vida en el planeta, esta reciente adición al conocimiento de lo que se puede detectar usando telescopios será importante en la detección de posibles signos de vida en exoplanetas: planetas en otros sistemassolares.

«La única manera en que vamos a ser capaces de mirar exoplanetas y ver si hay vida allí es usar datos espectrales recogidos por telescopios, esa es nuestra única herramienta», dice el Dr. McKemmish.

«Nuestro trabajo proporciona un nuevo enfoque científico para dar seguimiento a la detección de biofirmas potenciales y tiene relevancia para el estudio de la astroquímica dentro y fuera del Sistema Solar», dice el Dr. McKemmish. «Otros estudios mejorarán rápidamente la precisión de los datos y ampliarán el rango de moléculas consideradas, allanando el camino para su uso en futuras detecciones e identificaciones de moléculas.»

La dra. Chenoa Tremblay, coautora y astrónoma del CSIRO, dice que la contribución del equipo será beneficiosa a medida que los telescopios más potentes entren en línea en un futuro próximo.

«Esta información ha llegado en un momento crítico de astronomía», dice.

«Un nuevo telescopio infrarrojo llamado Telescopio Espacial James Web se lanzará a finales de este año y será mucho más sensible y cubrirá más longitudes de onda que sus predecesores como el Observatorio Espacial Herschel. Necesitaremos esta información a un ritmo muy rápido para identificar nuevas moléculas en los datos».

Ella dice que aunque el trabajo del equipo se centró en los movimientos vibratorios de las moléculas detectadas con telescopios sensibles a la luz infrarroja, actualmente están trabajando para extender la técnica a las longitudes de onda de radio también.

«Esto será importante para los telescopios actuales y nuevos, como el próximo Square Kilometre Array que se construirá en Australia Occidental».

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