En los últimos años, el número de planetas extra-solares descubiertos alrededor del tipo M cercano (estrellas enanas rojas) ha crecido considerablemente. En muchos casos, estos planetas confirmados han sido «similares a la Tierra«, lo que significa que son terrestres (también conocidos como rocosos) y de tamaño comparable a la Tierra.
Estos hallazgos han sido especialmente emocionantes ya que las estrellas enanas rojas son las más comunes en el Universo, representando el 85 por ciento de las estrellas sólo en la Vía Láctea.
Desafortunadamente, se han realizado numerosos estudios en los últimos tiempos que indican que estos planetas pueden no tener las condiciones necesarias para soportar la vida.
La última proviene de la Universidad de Harvard, donde el investigador postdoctoral Manasvi Lingam y el profesor Abraham Loeb demuestran que los planetas alrededor de estrellas tipo M pueden no recibir suficiente radiación de sus estrellas para que ocurra la fotosíntesis.
En pocas palabras, se cree que la vida en la Tierra emergió hace entre 3.700 y 4.100 millones de años (durante el fin del Hades o el principio del Eon Arcaico), en un momento en que la atmósfera del planeta habría sido tóxica para la vida en la actualidad.
Hace entre 2.900 y 3.000 millones de años, comenzaron a aparecer bacterias fotosintetizadoras y a enriquecer la atmósfera con gas oxígeno.
Como resultado, la Tierra experimentó lo que se conoce como el «Gran Evento de Oxidación» hace unos 2.300 millones de años.
Durante este tiempo, los organismos fotosintéticos convirtieron gradualmente la atmósfera de la Tierra de una compuesta predominantemente de dióxido de carbono y metano a una compuesta de nitrógeno y oxígeno gaseoso (~78 por ciento y 21 por ciento, respectivamente).
Curiosamente, se cree que otras formas de fotosíntesis han surgido incluso antes que la fotosíntesis de clorofila. Estos incluyen la fotosíntesis retiniana, que surgió hace aproximadamente 2,5 a 3,7 mil millones de años y aún existe en nichos de mercado limitados en la actualidad.
Como su nombre indica, este proceso depende de la retina (un tipo de pigmento púrpura) para absorber la energía solar en la parte amarillo-verde del espectro visible (400 a 500 nm).
También existe la fotosíntesis anoxigénica (donde el dióxido de carbono y dos moléculas de agua son procesadas para crear formaldehído, agua y gas oxígeno), que se cree es anterior a la fotosíntesis oxigenada por completo.
Cómo y cuándo surgieron los diferentes tipos de fotosíntesis es clave para entender cuándo comenzó la vida en la Tierra. Como explicó el profesor Loeb a Universo Hoy por correo electrónico:
«Fotosíntesis’ significa ‘poner juntos’ (síntesis) por la luz (foto). Es un proceso utilizado por plantas, algas o bacterias para convertir la luz solar en energía química que alimenta sus actividades».
«La energía química se almacena en moléculas de carbono, que se sintetizan a partir del dióxido de carbono y el agua. Este proceso a menudo libera oxígeno como un subproducto, que es necesario para nuestra existencia. En general, la fotosíntesis suministra todos los compuestos orgánicos y la mayor parte de la energía necesaria para la vida tal como la conocemos en el planeta Tierra. La fotosíntesis surgió relativamente pronto en la historia evolutiva de la Tierra».
Estudios como este, que examinan el papel que desempeña la fotosíntesis, no sólo son importantes porque nos ayudan a comprender cómo surgió la vida en la Tierra.
Además, también podrían ayudar a informar nuestra comprensión de si la vida podría emerger o no en los planetas extra-solares, y bajo qué condiciones esto podría tener lugar.
Su estudio, titulado Fotosíntesis en planetas habitables alrededor de estrellas de baja masa, apareció recientemente en línea y fue enviado a los Boletines Mensuales de la Royal Astronomical Society.
Para el bien de su estudio, Lingam y Loeb intentaron restringir el flujo del fotón de las estrellas del tipo M para determinar si la fotosíntesis es posible en los planetas terrestres que orbitan las estrellas enanas rojas. Como dijo Loeb:
«En nuestro trabajo investigamos si la fotosíntesis puede ocurrir en planetas de la zona habitable alrededor de estrellas de baja masa. Esta zona se define como el rango de distancias desde la estrella donde la temperatura de la superficie del planeta permite la existencia de agua líquida y la química de la vida tal como la conocemos».
«Para los planetas en esa zona, calculamos el flujo ultravioleta (UV) iluminando su superficie en función de la masa de su estrella anfitriona. Las estrellas de baja masa son más frías y producen menos fotones UV por cantidad de radiación».
Consistente con hallazgos recientes que involucran estrellas enanas rojas, su estudio se enfocó en «análogos terrestres», planetas que tienen los mismos parámetros físicos básicos que la Tierra – es decir, radio, masa, composición, temperatura efectiva, albedo, etc.
Dado que los límites teóricos de la fotosíntesis alrededor de otras estrellas no se entienden bien, también trabajaron con los mismos límites que los de la Tierra – entre 400 y 750 nm.
A partir de esto, Lingam y Loeb calcularon que las estrellas de tipo M de baja masa no podrían exceder el flujo mínimo de UV que se requiere para asegurar una biosfera similar a la de la Tierra. Como ilustró Loeb:
«Esto implica que los planetas habitables descubiertos en los últimos años alrededor de las estrellas enanas cercanas, Proxima Centauri (la estrella más cercana al Sol, a 4 años luz de distancia, 0,12 masas solares, con un planeta habitable, Proxima b) y TRAPPIST-1 (a 40 años luz de distancia, 0,09 masas solares, con tres planetas habitables, TRAPPIST-1e,f,g), probablemente no tienen una biosfera similar a la de la Tierra».
«En términos más generales, los estudios espectroscópicos de la composición de las atmósferas de los planetas que transitan por sus estrellas (como TRAPPIST-1) tienen pocas probabilidades de encontrar biomarcadores, como el oxígeno o el ozono, a niveles detectables. Si se encuentra oxígeno, es probable que su origen no sea biológico».
Naturalmente, este tipo de análisis tiene sus límites. Como se señaló anteriormente, Lingam y Loeb indican que los límites teóricos de la fotosíntesis alrededor de otras estrellas no son bien conocidos.
Hasta que aprendamos más sobre las condiciones planetarias y el ambiente de radiación alrededor de las estrellas tipo M, los científicos se verán forzados a usar métricas basadas en nuestro propio planeta.
Segundo, también está el hecho de que las estrellas tipo M son variables e inestables comparadas con nuestro Sol y experimentan brotes periódicos. Citando otras investigaciones, Lingam y Loeb indican que éstas pueden tener efectos positivos y negativos en la biosfera de un planeta.
En resumen, las llamaradas estelares podrían proporcionar radiación UV adicional que ayudaría a desencadenar la química prebiótica, pero que también podría ser perjudicial para la atmósfera de un planeta.
Sin embargo, a menos que se realicen estudios más intensivos de los planetas extrasolares que orbitan las estrellas enanas rojas, los científicos se ven obligados a confiar en las evaluaciones teóricas de la probabilidad de vida en estos planetas.
En cuanto a los hallazgos presentados en este estudio, son otra indicación de que los sistemas estelares de la enana roja podrían no ser el lugar más probable para encontrar mundos habitables.
Si es cierto, estos hallazgos también podrían tener implicaciones drásticas en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI).
«Dado que el oxígeno producido por la fotosíntesis es un prerrequisito para la vida compleja como la de los seres humanos en la Tierra, también será necesario para que la inteligencia tecnológica evolucione», dijo Loeb.
«A su vez, la aparición de este último abre la posibilidad de encontrar vida a través de firmas tecnológicas como señales de radio o artefactos gigantescos.»
Por ahora, la búsqueda de planetas habitables y de vida sigue estando informada por modelos teóricos que nos dicen qué debemos tener en cuenta. Al mismo tiempo, estos modelos siguen basándose en la «vida tal como la conocemos», es decir, utilizando como ejemplo los análogos terrestres y las especies terrestres.
Afortunadamente, los astrónomos esperan aprender mucho más en los próximos años gracias al desarrollo de instrumentos de nueva generación.
Cuanto más aprendamos sobre los sistemas de exoplanetas, más probabilidades tendremos de determinar si son habitables o no. Pero al final, no sabremos qué más debemos buscar hasta que lo encontremos.
Fuente: sciencealert.com
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