Detección de variaciones estacionales en los exoplanetas

Para superar estos problemas, Reinhard y sus colegas del Instituto de Astrobiología de la NASA Equipos de laboratorio planetario y de tierras alternativas están proponiendo el uso de biofirmas dinámicas basadas en los cambios estacionales en la atmósfera de la Tierra. El enfoque, descrito recientemente en Astrophysical Journal Letters, utiliza la variación estacional de gases biológicamente importantes como una forma de lidiar con falsos positivos y falsos negativos, dice Reinhard.

A medida que la Tierra orbita alrededor del Sol, su eje inclinado significa que diferentes regiones reciben más rayos en diferentes épocas del año. Los signos más visibles de este fenómeno son los cambios en el clima y la duración de los días, pero la composición atmosférica también se ve afectada. Por ejemplo, en el hemisferio norte, que contiene la mayor parte de la vegetación del mundo, el crecimiento de las plantas en verano produce niveles notablemente más bajos de dióxido de carbono en la atmósfera. Lo contrario es cierto para el oxígeno.

«La estacionalidad atmosférica es una biofirma prometedora porque está biológicamente modulada en la Tierra y es probable que ocurra en otros mundos habitados», dice la autora principal Stephanie Olson, estudiante graduada en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de California, Riverside (UCR) . «Inferir la vida en base a la estacionalidad no requeriría una comprensión detallada de la bioquímica alienígena, ya que surge como una respuesta biológica a los cambios estacionales en el medio ambiente, en lugar de como consecuencia de una actividad biológica específica que podría ser única en la Tierra».

En el estudio, financiado por el Instituto de Astrobiología de la NASA y las Fronteras de la Fundación Nacional de Ciencia en Dinámica del Sistema Terrestre, los investigadores identifican las oportunidades y dificultades para monitorear los flujos y reflujos estacionales de oxígeno, dióxido de carbono, metano y ozono. También modelaron las fluctuaciones del oxígeno atmosférico en un planeta portador de vida con bajo contenido de oxígeno, tal como lo hizo la Tierra hace miles de millones de años.«Sobre la base de estas evaluaciones», dice Reinhard, «las variaciones estacionales en el ozono podrían ser una biofirmacia sensible en los planetas con niveles indetectables de oxígeno en sus atmósferas».

En Georgia Tech, el grupo de investigación Reinhard desarrolla modelos integrales para la producción y mantenimiento de bioseñales atmosféricas robustas en planetas habitables, y jugó un papel clave en el desarrollo del concepto de estacionalidad del ozono como huella dactilar para vida en planetas con poco oxígeno. La idea surgió en parte como una respuesta al problema del «punto ciego de la biodirección» que Reinhard y sus colegas plantearon en el documento de astrobiología 2017 «Negativos falsos para la detección remota de vida en planetas portadores de océanos: lecciones de la Tierra primitiva».

«Aunque creemos que el marco conceptual para este enfoque es sólido», dice Reinhard, «observar y cuantificar la estacionalidad representa un desafío desalentador». La investigación deberá tener en cuenta la modulación de las señales estacionales por el ángulo en el que observamos un planeta y la forma de su órbita, entre otros factores. Sin embargo, la estacionalidad representa un enfoque potencialmente poderoso para encontrar vida más allá de nuestro sistema solar «.