Antes de 1976, cuando Viking 1 y 2 se convirtieron en la primera nave espacial en aterrizar y operar con éxito en la superficie de Marte, la imaginación global anhelaba desesperadamente un planeta rojo que albergara la vida. Los aterrizadores vikingos fueron diseñados para detectar microbios, pero la esperanza real, incluso para los científicos planetarios más hastiados, era que la nave espacial de la NASA descubriera vida compleja en Marte, algo que se escurría, o tal vez un arbusto desaliñado. Marte, después de todo, fue nuestra última y mejor esperanza después de que los astrónomos (y la nave espacial Mariner 2) vencieran para siempre la noción de dinosaurios que pisotean pantanos venusinos húmedos. Era Marte o busto; Mercurio estaba demasiado cerca del sol, y se creía que, más allá del cinturón de asteroides, yacía una tierra de gigantes de gas y lunas heladas sin microbios.
La exploración del sistema solar desde Viking ha representado una comprensión mundo por mundo de algo, cualquier cosa, que pueda sugerir la vida tal como la conocemos (o la vida como no la conocemos). Hoy los océanos de la luna Europa de Júpiter son lo que fueron los pantanos de Venus y los canales de Marte para el siglo XX: quizás la mejor opción para aniquilar la soledad humana. La próxima misión emblemática de los planetas exteriores de la NASA, Europa Clipper, intentará determinar la habitabilidad de la luna helada. Algún aterrizador o nadador futuro tendrá que encontrar la vida si está allí. La zona habitable del sistema solar ahora incluye, potencialmente, todos los planetas del sistema solar. Encelado y Titán, rodeando a Saturno, son buenos candidatos, como lo es Tritón alrededor de Neptuno. Como el agua, la vida puede estar en todas partes.
Y sin embargo, lo hemos encontrado solo aquí, donde abunda, donde es aparentemente indestructible, a pesar de los múltiples eventos de nivel de extinción. ¿Un asteroide choca con la Tierra y borra casi todo? Los microbios hacen un hogar en las grietas causadas por el impactador asesino, y todo comienza de nuevo. Según nuestra muestra de un solo mundo, una vez que comienza la vida, es muy, muy difícil hacer que desaparezca. Y así seguimos buscando.
Un mosaico de Europa, la cuarta luna más grande de Júpiter, hecha de imágenes tomadas por la nave espacial Galileo en 1995 y 1998. Se cree que Europa tiene un océano subterráneo global con más agua que la Tierra, lo que lo convierte en uno de los lugares más prometedores del sistema solar. para que los astrobiólogos busquen la vida. (Instituto NASA / JPL-Caltech / SETI) El despertar la vida de la falta de vida, conocida como abiogénesis, es un proceso que los científicos apenas comienzan a comprender. Los astrónomos, biólogos, químicos y científicos planetarios trabajan juntos para armar minuciosamente un rompecabezas que cruza disciplinas y objetos celestes. Por ejemplo, recientemente se descubrió que las condritas carbonáceas, algunas de las rocas más antiguas del sistema solar, albergan ácido pirúvico, que es esencial para el metabolismo. Cuando las condritas llovieron en este planeta como meteoritos, bien pudieron haber fertilizado una Tierra sin vida. Esta teoría no responde a la pregunta que todo lo consume, "¿De dónde venimos?" Pero representa otra pista más en la búsqueda de cómo comenzó todo.
La abiogénesis ni siquiera requiere ADN, o al menos, no ADN, como existe en todas las formas de vida conocidas. El ADN consta de cuatro bases de nucleótidos, pero a principios de este año, los genetistas crearon un ADN sintético utilizando ocho bases. (Lo llamaron ADN hachimoji). Este extraño código genético puede formar dobles hélices estables. Se puede reproducir Incluso puede mutar. Los científicos no crearon vida; sin embargo, demostraron que nuestra concepción de la vida es provincial en el mejor de los casos.
"Tierra como"
Si bien el trabajo en laboratorios ayudará a definir cómo podría surgir la vida de la materia inanimada, los telescopios espaciales como Kepler, que finalizó las operaciones el año pasado, y TESS, que se lanzó el año pasado, están encontrando nuevos planetas para estudiar. Estas naves espaciales buscan exoplanetas utilizando el método de tránsito, detectando disminuciones diminutas en la luz de una estrella a medida que un planeta pasa entre él y nosotros. Hace veinticinco años, la existencia de planetas que orbitaban otras estrellas era hipotética. Ahora los exoplanetas son tan reales como los que rodean nuestro sol. Kepler solo descubrió al menos 2, 662 exoplanetas. La mayoría son inhóspitos para la vida tal como la conocemos, aunque un puñado a veces se caracteriza como "similar a la Tierra".
"Cuando decimos, 'Encontramos el planeta más parecido a la Tierra', la gente a veces quiere decir que el radio es correcto, la masa es correcta y tiene que estar en la zona habitable", dice John Wenz, autor de The Lost Planets., la historia de los primeros esfuerzos de búsqueda de exoplanetas, que MIT Press publicará más adelante este año. “Pero sabemos que la mayoría de los exoplanetas descubiertos están alrededor de estrellas enanas rojas. Su entorno no está destinado a ser muy parecido a la Tierra, y hay muchas posibilidades de que muchos de ellos no tengan atmósferas ".
No es que la Tierra sea el planeta más especial en todo el universo. En nuestro sistema solar, Venus se registraría fácilmente para los cazadores de exoplanetas alienígenas como gemelos de la Tierra. Pero los planetas verdaderamente como la Tierra son más difíciles de encontrar, tanto porque son más pequeños que los gigantes gaseosos como porque no orbitan sus estrellas anfitrionas tan cerca como los planetas alrededor de las enanas rojas.
"Podría ser que los verdaderos planetas similares a la Tierra son increíblemente comunes, pero que no tenemos los recursos para dedicarlos a su búsqueda", dice Wenz. El exoplaneta más prometedor de la Tierra 2.0 encontrado hasta ahora es Kepler-452b, que es algo más grande que la Tierra, con un poco más de masa y tiene una agradable órbita de 385 días alrededor de una estrella similar al sol. El problema es que podría no existir, como lo sugirió un estudio el año pasado. Podría ser simplemente ruido estadístico, ya que su detección estaba al margen de las capacidades de Kepler, y la nave espacial murió antes de que se pudieran realizar más observaciones.
Concepto de artista de Kepler-186f, un exoplaneta del tamaño de la Tierra a unos 500 años luz de distancia que orbita en la zona habitable de su estrella. El planeta es menos del diez por ciento más grande que la Tierra y su estrella anfitriona es aproximadamente la mitad del tamaño y la masa del sol. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) Una vez que se lance a principios de la década de 2020, el telescopio espacial James Webb se centrará en muchos de los exoplanetas descubiertos por Kepler y TESS. Solo podrá resolver los mundos distantes en un píxel o dos, pero responderá preguntas urgentes en la ciencia de los exoplanetas, como si un planeta que orbita una estrella enana roja puede aferrarse a su atmósfera a pesar de las frecuentes erupciones y erupciones de tales estrellas. JWST podría incluso presentar evidencia indirecta de océanos extraños.
"No verás continentes", dice Wenz. "[Pero] podrías mirar algo y ver un punto azul, o el tipo de descarga de gases que podrías imaginar de un ciclo de evaporación continua".
La zona de abiogénesis
El Catálogo de Exoplanetas Habitables actualmente enumera 52 mundos fuera de nuestro sistema solar que podrían soportar la vida, aunque las noticias podrían no ser tan emocionantes como eso. Estar a la distancia correcta de una estrella para que las temperaturas de la superficie floten por encima del punto de congelación y por debajo de la ebullición no es el único requisito para la vida, y ciertamente no es el único requisito para que comience la vida. Según Marcos Jusino-Maldonado, investigador de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez, la cantidad correcta de luz ultravioleta (UV) que golpea un planeta desde su estrella anfitriona es una forma en que la vida podría surgir de las moléculas orgánicas en entornos prebióticos (aunque no la única forma).
"Para que las reacciones permitan que aparezca la abiogénesis, un planeta debe estar dentro de la zona habitable porque necesita agua superficial líquida", dice Jusino-Maldonado. "De acuerdo con la teoría de la sopa primordial, las moléculas y el agua salada reaccionan y eventualmente originan la vida". Pero se cree que esas reacciones solo brotan en un lugar llamado zona de abiogénesis. "Esta es el área crítica alrededor de la estrella en la que las moléculas fotoquímicas pueden producir moléculas precursoras importantes para la vida".
La radiación UV puede haber sido la clave para provocar reacciones que conducen a la formación de componentes básicos de la vida en la Tierra, como nucleótidos, aminoácidos, lípidos y, en última instancia, ARN. La investigación en 2015 sugirió que el cianuro de hidrógeno, posiblemente traído a la Tierra cuando el carbono en meteoritos reaccionó con nitrógeno en la atmósfera, podría haber sido un ingrediente crucial en estas reacciones impulsadas por la luz ultravioleta.
Para probar aún más la teoría, el año pasado, como se informó en las revistas Science Advances and Chemistry Communications, los científicos utilizaron lámparas UV para irradiar una mezcla de iones de sulfuro de hidrógeno y cianuro de hidrógeno. Las reacciones fotoquímicas resultantes se compararon con la misma mezcla de productos químicos en ausencia de luz UV, y los investigadores descubrieron que se requería radiación UV para que las reacciones produjeran los precursores del ARN necesarios para la vida.
El ARN (ácido ribonucleico) y el ADN (ácido desoxirribonucleico) son ácidos nucleicos que, junto con los carbohidratos, los lípidos y las proteínas, son esenciales para todas las formas de vida conocidas. (Sponk / Roland1952 a través de Wikicommons bajo CC BY-SA 3.0) Para que la fotoquímica UV produzca estos bloques de construcción celulares, la longitud de onda de la luz UV debe ser de alrededor de 200 a 280 nanómetros. Jusino-Maldonado dice que en su trabajo, este concepto se aplicó al modelo de exoplanetas habitables. "De todos los exoplanetas habitables, solo ocho de ellos se encuentran dentro de la zona habitable y la zona de abiogénesis".
Aunque los ocho están en zonas habitables y zonas de abiogénesis, ninguno es particularmente favorable para la vida, dice Jusino-Maldonado. Cada uno de los ocho mundos es una "super-Tierra" o una "mini-Neptuno". Los candidatos más probables son Kepler-452b (si existe) y tal vez τ Cet e (si su radio es apropiado). Todavía no se han descubierto mundos del tamaño de la Tierra en las zonas habitables y de abiogénesis.
Establecen normas
A medida que avanza la búsqueda de un mundo alienígena verdaderamente habitable, los astrobiólogos intentan crear un marco para clasificar, discutir y estudiar estos planetas. Los grandes esfuerzos científicos para trabajar requieren estándares de definición y medición. La astrobiología es un campo de estudio joven, relativamente hablando, y una de las preguntas urgentes y no triviales que enfrenta es, ¿cómo define la habitabilidad? ¿Cómo defines la vida?
"He estado trabajando en este problema durante diez años", dice Abel Mendéz, un astrobiólogo planetario y Director del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo. “Sabía que el problema de habitabilidad necesitaba trabajo. Todo el mundo estaba tratando de definirlo ”. A principios de este año, en la 50ª Conferencia Anual de Ciencia Lunar y Planetaria en Houston, Texas, Mendéz presentó su trabajo reciente sobre un modelo de habitabilidad de superficie global aplicable a los planetas tanto en nuestro sistema solar como fuera de él. .
Después de revisar la literatura, se dio cuenta de que los astrobiólogos no fueron los primeros en encontrarse con problemas de definición, categorización y uniformidad con respecto a la habitabilidad. Hace cuarenta años, los ecologistas enfrentaban el mismo desafío. "Todo el mundo estaba definiendo la habitabilidad como lo deseaban en diferentes documentos", dice Mendéz. En la década de 1980, los ecologistas se unieron para crear una definición formal. Elaboraron promedios para medir la habitabilidad, desarrollando un sistema con un rango de 0 a 1, siendo 0 inhabitable y 1 altamente habitable.
Tener un marco singular fue crítico para el avance de la ecología, y le ha faltado muchísimo en astrobiología, dice Mendéz. La construcción de un modelo de habitabilidad para planetas enteros comenzó con la identificación de variables que se pueden medir hoy. "Una vez que desarrollas un sistema formal, puedes construir sistemas a partir de eso y crear una biblioteca de habitabilidad para diferentes contextos".
Gráfico de exoplanetas potencialmente habitables. (Abel Méndez / Laboratorio de Habitabilidad Planetaria / UPR-Arecibo) Primero, Mendéz tuvo que lidiar con la única medida de idoneidad del hábitat de "1" en el universo conocido. "Si está proponiendo un modelo de habitabilidad, debe hacer que la Tierra funcione", dice. Su laboratorio utilizó su modelo para comparar los hábitats de varios biomas, como desiertos, océanos, bosques y tundra.
“Si calculamos la habitabilidad de una región, sin tener en cuenta la vida, sino cuánta masa y energía hay disponible para una vida independiente, es más una medida ambiental. Lo correlacionamos con una medición real de la productividad biológica en una región: nuestra verdad fundamental. Esa es nuestra prueba ”. Cuando su grupo trazó la habitabilidad ambiental y la productividad biológica, encontraron lo que Mendéz describió como“ buenas correlaciones ”.
Hoy, el modelo de habitabilidad de Mendéz tiene en cuenta la capacidad de los planetas rocosos para soportar las aguas superficiales, la edad y el comportamiento de sus estrellas, y la dinámica orbital y las fuerzas de marea que actúan en estos mundos. El modelo considera la masa y la energía dentro de un sistema y el porcentaje de dicha masa y energía disponible para una especie o biosfera. (Ese porcentaje es la parte más difícil de la ecuación. No se puede reclamar que el 100 por ciento de la masa de la Tierra, por ejemplo, esté disponible para la vida).
Limitado a la "capa delgada cercana a la superficie de un cuerpo planetario", el modelo fija la habitabilidad de la superficie de la Tierra en 1, Marte temprano para ser menor o igual a 0.034, y Titán para ser menor o igual a 0.000139. El modelo es independiente del tipo de vida en consideración (animales versus plantas, por ejemplo) y mundos como Europa con “biosferas subsuperficiales” aún no se tienen en cuenta.
Tal trabajo de base es invaluable, pero todavía tiene una capacidad limitada para predecir la habitabilidad, en parte porque solo se aplica a la vida tal como la conocemos. En 2017, los investigadores de Cornell publicaron un documento que revela evidencia de la molécula de acrilonitrilo (cianuro de vinilo) en Titán, que, hipotéticamente, podría ser la clave para la vida basada en metano en un mundo sin oxígeno, una vida verdaderamente extraterrestre, a diferencia de cualquier cosa que hayamos tenido conocido. Si la vida floreciera en un mundo tan convencionalmente inhóspito como Titán, y si lo encontramos, Méndez escribe en un resumen que describe su modelo: "Una anticorrelación entre las medidas de habitabilidad y las biofirmas puede interpretarse como un proceso abiótico o como la vida como nosotros ". No lo sé.
En cualquier caso, la falta hasta ahora de mundos exteriormente favorables para la vida significa que la humanidad debe continuar mejorando sus observatorios y dirigiendo sus ojos hacia reinos lejanos. Es una gran galaxia, llena de decepciones. Ya no esperamos que los marcianos caven canales o dinosaurios que busquen musgo en los árboles de Venus, pero aún soñamos con calamares nadando a través de los mares de Europa y quién sabe qué acecha en los lagos de hidrocarburos de Titán. Si estos mundos tampoco se entregan, depende de los exoplanetas, y están fuera de nuestras capacidades de observación, y muy lejos de casa.
