¿Podemos detectar oxígeno en una exotierra?

Por Daniel Marín, el 6 junio, 2012. Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas • sondasesp ✎ 12

Una de las pocas cosas positivas de los tiempos en los que nos ha tocado vivir es que nuestra generación será la primera que descubra una exotierra, es decir, un mundo de tamaño similar al nuestro situado en la zona habitable de su estrella. Pero claro, de poco sirve descubrir un mundo que albergue las condiciones para la vida si somos incapaces de determinar si existe o no vida en él.

Aunque parezca mentira, existen varias formas para detectar vida más allá del Sistema Solar sin necesidad de usar naves interestelares. La más sencilla es la detección de compuestos considerados como biomarcadores en la atmósfera del planeta (agua, oxígeno, ozono, metano, clorometano o el óxido de nitrógeno, por ejemplo). De entre todos ellos, el más interesante es el oxígeno molecular, algo normal si tenemos en cuenta que el oxígeno que respiramos proviene de la actividad fotosintética de las plantas. Además es una molécula muy reactiva que desaparece rápidamente si no existe una fuente continua que lo genere (o sea, vida) y es esencial para los organismos complejos.

Espectros de varios planetas del Sistema Solar (NASA).

Hasta hace pocos años se pensaba que tendríamos que usar un observatorio espacial con el fin de llevar a cabo la espectroscopía de alta resolución necesaria para la detección de oxígeno en una exotierra. Sin embargo, en los próximos años se van a construir telescopios gigantes, como el TMT, el GMT o el ELT (con espejos primarios del orden de 30 y 40 metros de diámetro). ¿Podremos detectar oxígeno en otros mundos con estos monstruos?

Pues podemos estar tranquilos, porque de acuerdo un reciente estudio llevado a cabo por científicos japoneses, la respuesta es afirmativa. Aunque con varias condiciones. Primero deberíamos observar en el infrarrojo cercano, no en el visible, ya que en estas longitudes de onda el contraste entre la estrella y el planeta es menor. En concreto, el objetivo sería observar la línea de absorción del oxígeno situada en las 1,27 micras, una línea que tiene una anchura de 0,02 micras, lo que obliga a emplear una espectroscopía muy precisa. La segunda condición es que el instrumento debería estar dotado de un coronógrafo que bloquease la mayor parte de la luz de la estrella. Por último, las exotierras tendrían que estar situadas alrededor de estrellas enanas rojas, más frías y pequeñas que el Sol.

Arriba, señal ruido de la línea del oxígeno en 1,27 micras en función del tipo de estrella y la distancia a la Tierra. Abajo, contraste entre el planeta y la estrella en función del tipo espectral y la separación angular.

Naturalmente, la detección de oxígeno dependería de varios parámetros, como es la distancia a la que se encuentra el planeta, la densidad y composición atmosférica, la temperatura media y periodo de rotación del mundo y, obviamente, la cantidad de oxígeno en la atmósfera. No sabemos cuántas exotierras con estas características existen, pero un telescopio gigante de más de 30 metros sería capaz de detectar la presencia de oxígeno en su atmósfera siempre que distancia a la Tierra no fuese mayor de 23-33 años luz. Existen más de cien estrellas cercanas al Sol que reúnen estas condiciones, así que si alguna de ellas tiene planetas habitables parecidos al nuestro podríamos detectar oxígeno en su atmósfera sin necesidad de usar observatorios espaciales.

En los próximos años descubriremos las primeras exotierras alrededor de enanas rojas. Con suerte, poco después estaremos en condiciones de saber si su atmósfera contiene oxígeno usando exclusivamente telescopios terrestres. Por supuesto, la presencia de oxígeno por si sola no implica que exista vida, pero no me negarán que estaríamos ante una gran noticia.

Referencias:

Esta entrada es la contribución de Eureka a la XVI Edición del Carnaval de la Química, organizado en esta ocasión por el Dr. Litos, del blog ¡Jindetrés, sal!.



12 Comentarios

  1. No tengo ni idea… Pero, científicamente, ¿si existe vida en el exterior será similar a las formas de la Tierra? Quiero decir (y esto es mi ciencia a ficción particular) porque tendrían que ser organismos que «respirasen» oxígeno? ¿No podrían usar otros elementos químicos?

    1. Bueno para la vida, se necesitan estructuras atómicas muy complejas, y ahí el carbono juega un papel fundamental. Se pueden montar moléculas larguísimas con otros elementos en las puntas. Se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año. Se conecta muy bien con el oxígeno y por ahora no se ha descubierto nada que se organice «fácilmente» de manera tan compleja. El silicio, el más cercano para la vida, tiene ciertos parecidos, per también grandes inconvenientes. Así que mientras no se encuentren (o teoricen) otras formas de vida, todo pasa por planetas parecidos a la tierra con carbono y muy posiblemente con oxígeno, ahora hay que ver cuales son los límites para la creación y supervivencia de la vida.

  2. El metabolismo es la base de la vida, y esencialmente consiste en reacciones redox: una sustancia se reduce para luego oxidarse. Dicho no muy técnicamente, reducirse es ganar hidrógeno (o electrones) o perder oxígeno, y oxidarse es perder hidrógeno (o electrones) o ganar oxígeno. El metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo. La reducción es el anabolismo y ocurre en las plantas: en la fotosíntesis se reduce el carbono, que estaba oxidado en forma de CO2, para dar hidratos de carbono Cn(H2O)n, es decir, al carbono se le añade hidrógeno usando energía solar. Después, el carbono reducido es oxidado en la respiración celular, que es el proceso de catabolismo: el carbono pierde el hidrógeno adquirido, devolviéndose CO2 al aire y liberando energía, mientras que el hidrógeno perdido se une al oxígeno para dar agua. El oxígeno hace de aceptor de electrones, es decir se reduce. Técnicamente se denomina «aceptor de electrones» pero realmente lo que acepta son protones y electrones, es decir, átomos de hidrógeno. Así se forma el agua metabólica.
    Otras sustancias pueden hacer también de aceptores de electrones, por ejemplo el nitrógeno o el azufre, de hecho hay bacterias que los usan, pero el oxígeno tiene la ventaja de que forma la molécula de agua que tiene importantes funciones biológicas.

    1. A este hombre lo que se debe es poner escolta igual que a Daniel, que con tanta tele basura nos estamos quedando sin joyas intelectuales y las que tenemos hay que cuidarlas como oro en lingotes.

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Por Daniel Marín, publicado el 6 junio, 2012
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