Al buscar exoplanetas potencialmente habitables, los científicos se ven obligados a adoptar el enfoque de la fruta. Dado que la Tierra es el único planeta que conocemos que es capaz de soportar la vida, esta búsqueda básicamente se reduce a la búsqueda de planetas que sean "similares a la Tierra". Pero, ¿qué pasa si la Tierra no es el indicador de la habitabilidad que todos tendemos a pensar que es?
Ese fue el tema de una conferencia magistral que se realizó recientemente en el Congreso de Geoquímica Goldschmidt, que tuvo lugar del 18 al 23 de agosto, en Barcelona, España. Aquí, un equipo de investigadores apoyados por la NASA explicó cómo un examen de lo que entra en la definición de zonas habitables (ZH) muestra que algunos exoplanetas pueden tener mejores condiciones para que la vida prospere que la Tierra misma.
La presentación se basó en un estudio titulado "Una zona habitable limitada para vida compleja", que apareció en la edición de junio de 2019 de El diario astrofísico. El estudio fue realizado por investigadores de Caltech, el Instituto Goddard de la NASA para Estudios Espaciales, el Instituto de Astrobiología de la NASA, el Programa Postdoctoral de la NASA, el Laboratorio Planetario Virtual NExSS, el Instituto de Ciencia del Espacio de Mármol Azul y varias universidades.
Como indican en su estudio, las HZ se definen comúnmente como el rango de distancias desde una estrella anfitriona dentro de la cual puede existir agua líquida en la superficie. Sin embargo, esto no tiene en cuenta la dinámica atmosférica que se necesita para garantizar la estabilidad climática, que incluye una retroalimentación de carbonato-silicato para mantener las temperaturas de la superficie dentro de un cierto rango.
Dado que solo hay métodos indirectos disponibles para medir cómo son las condiciones en exoplanetas distantes, los astrónomos dependen de modelos sofisticados para el clima y la evolución planetarios. En el curso de presentar su síntesis de este enfoque durante la conferencia magistral, la Dra. Stephanie Olson de la Universidad de Chicago (coautora del estudio) describió la búsqueda para identificar los mejores entornos para la vida en exoplanetas:
"La búsqueda de la vida de la NASA en el Universo se centra en los llamados planetas de la Zona Habitable, que son mundos que tienen el potencial de los océanos de agua líquida. Pero no todos los océanos son igualmente hospitalarios, y algunos océanos serán mejores lugares para vivir que otros debido a sus patrones de circulación global.
“Nuestro trabajo ha estado dirigido a identificar los océanos de exoplanetas que tienen la mayor capacidad para albergar una vida activa y abundante a nivel mundial. La vida en los océanos de la Tierra depende de la corriente ascendente (flujo ascendente) que devuelve los nutrientes de las profundidades oscuras del océano a las porciones iluminadas por el sol del océano donde vive la vida fotosintética. Más afloramiento significa más reabastecimiento de nutrientes, lo que significa más actividad biológica. Estas son las condiciones que debemos buscar en los exoplanetas ”.
Por el bien de su estudio, Olsen y sus colegas modelaron qué condiciones podrían existir en varios tipos de exoplanetas utilizando el software ROCKE-3D. Este modelo de circulación general (GCM) fue desarrollado por el Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de la NASA para estudiar diferentes puntos en la historia de la Tierra y otros planetas terrestres del Sistema Solar (como Mercurio, Venus y Marte).
Este software también se puede utilizar para simular cómo serían los climas y los hábitats oceánicos en diferentes tipos de exoplanetas. Después de modelar una variedad de posibles exoplanetas (en base a los más de 4000 que se han descubierto hasta la fecha), pudieron determinar qué tipos de exoplanetas tienen más probabilidades de desarrollar y sostener biosferas prósperas.
Esto consistió en utilizar un modelo de circulación oceánica que identificara qué exoplanetas tendrían la afluencia más eficiente y así podrían mantener los océanos con condiciones hospitalarias. Lo que encontraron fue que los planetas con mayor densidad atmosférica, tasas de rotación más lentas y la presencia de continentes producen tasas de afloramiento más altas.
Una conclusión importante de esto es que la Tierra podría no ser óptimamente habitable, dada su velocidad de rotación bastante rápida. "Esta es una conclusión sorprendente", dijo el Dr. Olson, "nos muestra que las condiciones en algunos exoplanetas con patrones favorables de circulación oceánica podrían ser más adecuadas para soportar una vida más abundante o más activa que la vida en la Tierra".
Esta es una especie de situación de buenas / malas noticias. Por un lado, destruye la ilusión de que la Tierra es el estándar por el cual se pueden medir otros exoplanetas potencialmente habitables. Por otro lado, indica que la vida puede ser más abundante en nuestro Universo de lo que indicarían las estimaciones conservadoras anteriores.
Pero como indicó Olsen, siempre habrá una brecha entre la vida y lo que nosotros podemos detectar, debido a las limitaciones de nuestra tecnología. Por lo tanto, este estudio es significativo porque alienta a los astrónomos a dirigir sus esfuerzos hacia el subconjunto de exoplanetas que probablemente favorecerán "grandes biosferas activas a nivel mundial donde la vida será más fácil de detectar y donde las no detecciones serán más significativas".
Esto será posible en la próxima década gracias al despliegue de telescopios de próxima generación como el Telescopio espacial James Webb (JWST), que los astrónomos esperan que sea fundamental para caracterizar las atmósferas y los entornos de superficie de los exoplanetas. Otros telescopios, que todavía están en el tablero de dibujo, podrían ir aún más lejos, gracias en parte a estudios como este.
"Idealmente, este trabajo informará el diseño del telescopio para garantizar que las futuras misiones", dijo el Dr. Olson, "como los conceptos de telescopio LUVOIR o HabEx propuestos, tengan las capacidades adecuadas; ahora sabemos qué buscar, por lo que debemos comenzar a buscar ”.
Cuando se trata de buscar evidencia de vida más allá de nuestro Sistema Solar (o dentro de él), saber qué buscar puede ser aún más importante que tener las herramientas más sofisticadas para hacerlo. En los próximos años, los astrónomos tendrán la ventaja de contar con tecnología de punta y métodos mejorados, utilizando todo lo que hemos aprendido hasta ahora para encontrar evidencia de vida que no sea la nuestra.
