Bien sabemos que el oxígeno es uno de los elementos esenciales para la vida en un planeta. En la Tierra, por ejemplo, este proviene del proceso de fotosíntesis que llevan a cabo organismos como las plantas terrestres, alga y cianobacterias, por medio del cual convierten la luz solar en energía química.
De modo que la presencia de oxígeno es una especie de biofirma, una señal de que existe vida en un planeta. Sin embargo, en el caso de los exoplanetas, que son mundos demasiado distantes, encontrar este tipo de signos de vida es difícil dada la dificultad de llegar hasta ellos.
Es por ello que la humanidad ha diseñado dispositivos de alto alcance que permiten observar fuera de nuestro planeta, y mucho más lejos en el espacio, como el telescopio espacial James Webb de la NASA. Para poder conocer la composición de las atmósferas de los exoplanetas, los científicos utilizan precisamente telescopios como este.
Recientemente un equipo de la UC Riverside participó en el desarrollo de la nueva técnica que utiliza este dispositivo para detectar una señal fuerte que producen las moléculas de oxígeno cuando colisionan, la cual podría ser de utilidad a la hora de identificar planetas vivos y no vivos.
¿Las colisiones del oxígeno son una señal de vida?
Según indica Thomas Fauchez, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, y autor principal del estudio, antes de este nuevo trabajo, se pensaba que el oxígeno a niveles similares a los de la Tierra era imposible de detectar con Webb.
La colisión de las moléculas de oxígeno impide que un vea partes del espectro de luz infrarroja, y analizando los patrones de dicha luz es posible conocer la composición de la atmósfera de un planeta.
“Esta señal de oxígeno se conoce desde principios de la década de 1980 a partir de los estudios atmosféricos de la Tierra, pero nunca se ha estudiado para la investigación de exoplanetas”.
El astrobiólogo de UC Riverside, Edward Schwieterman, ayudó al equipo de la NASA a calcular cuánta luz bloquearían los choques de las moléculas de oxígeno de modo que pudiera relacionarse con procesos no vivos.
Y es que el oxígeno no necesariamente sea sinónimo de vida en un planeta. Algunos investigadores sugieren que la presencia de este elemento puede engañarnos haciéndonos creer que hay vida cuando no es así. De hecho, este podría simplemente acumularse en la atmósfera de un planeta sin que ello implique ningún tipo de procesos vitales.
“El oxígeno es una de las moléculas más emocionantes para detectar debido a su vínculo con la vida, pero no sabemos si la vida es la única causa de oxígeno en una atmósfera”, dijo Schwieterman. “Esta técnica nos permitirá encontrar oxígeno en planetas vivos y muertos”.
La presencia de oxígeno puede indicar pérdida de agua
Como ya dijimos, los exoplanetas pueden orbitar alrededor de otras estrellas que no sean el Sol. Si estos están demasiado cerca de esta, o reciben demasiada luz estelar, la atmósfera que lo compone se sobrecalienta y se satura con vapor de agua de los océanos que se evaporan.
La fuerte radiación ultravioleta podría descomponer este agua en oxígeno e hidrógeno atómico, el cual, siendo un átomo de luz, puede escapar fácilmente al espacio dejando al oxígeno acumularse en la atmósfera.
Este proceso puede dar lugar a la pérdida total de los océanos y la acumulación de oxígeno, haciendo a una atmósfera mucho más espesa que la moldeada por los procesos relacionados con la vida como en la Tierra.
La conclusión es que la presencia abundante de este elemento en la atmósfera de un exoplaneta no necesariamente implica vida, sino que existe la posibilidad de que indique un historial de pérdida de agua.
Aunque Schwieterman destaca que el tema aún es controversial, por lo que “es importante saber si y cuánto planetas muertos generan oxígeno atmosférico, para que podamos reconocer mejor cuándo un planeta está vivo o no”.
La nueva técnica que involucra a Webb se lanzará en 2021 como el principal observatorio de ciencia espacial del mundo, y posiblemente permita conocer nuestro sistema solar y un poco más allá.
Referencia:
Sensitive probing of exoplanetary oxygen via mid-infrared collisional absorption. https://www.nature.com/articles/s41550-019-0977-7