Los Cambios Estacionales Atmosféricos Podrían Indicar La Existencia De Vida Extraterrestre En Exoplanetas

Las estaciones atmosféricas podrían indicar una vida extraterrestre

Los satélites monitorean cómo cambia el “verdor” con las estaciones de la Tierra. Los científicos de la UCR están estudiando los cambios que acompañan a la composición atmosférica como un marcador de vida en planetas distantes. NASA

Los investigadores de la UCR están utilizando los cambios estacionales en la atmósfera de la Tierra para guiar su búsqueda de vida fuera del sistema solar.

Se han descubierto decenas de planetas potencialmente habitables fuera de nuestro sistema solar, y muchos más están esperando ser detectados. ¿Hay alguien, o algo, allí?

La búsqueda de la vida en estos lugares, imposibles de visitar en persona, comenzará con la búsqueda de productos biológicos en sus ambientes. Estas huellas dactilares atmosféricas de la vida, llamadas biofirmas, se detectarán utilizando telescopios de próxima generación que miden la composición de los gases que rodean a los planetas que están a años luz de distancia.

Es un asunto complicado, ya que las biofirmas basadas en mediciones únicas de gases atmosféricos pueden ser engañosas. Para complementar estos marcadores, y gracias a la financiación del NASA El Instituto de Astrobiología, los científicos de la Universidad de California, el Centro de Astrobiología de Tierras Alternativas de Riverside, están desarrollando el primer marco cuantitativo para firmas biológicas dinámicas basadas en cambios estacionales en la atmósfera de la Tierra.

Titulado “La estacionalidad atmosférica como una firma biológica de exoplanetas”, un artículo que describe la investigación se publicó hoy en The Astrophysical Journal Letters. La autora principal es Stephanie Olson, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR.

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 resulta en niveles notablemente más bajos de dióxido de carbono en la atmósfera. Lo contrario es cierto para el oxígeno.

“La estacionalidad atmosférica es una firma biológica prometedora porque está modulada biológicamente en la Tierra y es probable que ocurra en otros mundos habitados”, dijo Olson. “Inferir vida basándose en la estacionalidad no requeriría una comprensión detallada de la bioquímica alienígena porque surge como una respuesta biológica a los cambios estacionales en el medio ambiente, más que como una consecuencia de una actividad biológica específica que podría ser exclusiva de la Tierra”. Además, las órbitas extremadamente elípticas en lugar de la inclinación del eje podrían producir estacionalidad en planetas extrasolares, o exoplanetas, expandiendo el rango de posibles objetivos.

En el artículo, los investigadores identifican las oportunidades y las trampas asociadas con la caracterización de la formación y destrucción estacional de oxígeno, dióxido de carbono, metano y su detección mediante una técnica de imagen llamada espectroscopia. También modelaron las fluctuaciones del oxígeno atmosférico en un planeta portador de vida con bajo contenido de oxígeno, como el de la Tierra hace miles de millones de años. Descubrieron que el ozono (O 3 ), que se produce en la atmósfera a través de reacciones que involucran gas oxígeno (O 2 ) producido por la vida, sería un marcador más fácilmente medible de la variabilidad estacional del oxígeno que el O en los planetas débilmente oxigenados.

“Es realmente importante que modelemos con precisión este tipo de escenarios ahora, para que los telescopios espaciales y terrestres del futuro puedan diseñarse para identificar las firmas biológicas más prometedoras”, dijo Edward Schwieterman, becario del Programa Postdoctoral de la NASA en la UCR. “En el caso del ozono, necesitaríamos telescopios para incluir capacidades ultravioleta para detectarlo fácilmente”.

Schwieterman dijo que el desafío en la búsqueda de vida es la ambigüedad de los datos recopilados desde tan lejos. Los falsos positivos, procesos no biológicos que se hacen pasar por vida, y los falsos negativos, la vida en un planeta que produce pocas o ninguna firma biológica, son preocupaciones importantes.

“Tanto el oxígeno como el metano son firmas biológicas prometedoras, pero hay formas en que pueden producirse sin vida”, dijo Schwieterman.

Olson dijo que observar los cambios estacionales en el oxígeno o el metano sería más informativo.

“Una forma potencialmente poderosa de evaluar exoplanetas para su habitación sería observar sus atmósferas a lo largo de sus órbitas para ver si podemos detectar cambios en estos gases de firma biológica en el transcurso de un año”, dijo. “En algunas circunstancias, tales cambios serían difíciles de explicar sin vida e incluso pueden permitirnos avanzar hacia la caracterización, en lugar de simplemente reconocer, la vida en un exoplaneta . “

Timothy Lyons, profesor de biogeoquímica en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR y director del Centro de Astrobiología de Tierras Alternativas, dijo que este trabajo avanza el enfoque fundamental para la búsqueda de vida en planetas muy distantes.

“Estamos particularmente entusiasmados con la perspectiva de caracterizar las fluctuaciones de oxígeno en los niveles bajos que esperaríamos encontrar en una versión temprana de la Tierra”, dijo Lyons. “Las variaciones estacionales reveladas por el ozono serían más fácilmente detectables en un planeta como la Tierra hace miles de millones de años, cuando la mayor parte de la vida todavía era microscópica y habitaba el océano”.

Además de Olson, Schwieterman y Lyons, los autores del artículo son Andy Ridgwell y Stephen Kane de UC Riverside, Christopher Reinhard del Georgia Institute of Technology y Victoria Meadows del Universidad de Washington . El trabajo está financiado por el Instituto de Astrobiología de la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) Frontiers in Earth System Dynamics (FESD).

Publicación: Stephanie L. Olson, et al., “Atmospheric Seasonality as an Exoplane Biosignature, ApJL, 2018; doi: 10.3847 / 2041-8213 / aac171

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