Los detectores de monóxido de carbono podrían advertir sobre la vida extraterrestre

Proxima Centauri, una estrella enana roja y la estrella conocida más cercana a la Tierra, está orbitada por un planeta rocoso que tiene el potencial de sostener agua líquida (descripción del artista). Crédito: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)

Los detectores de monóxido de carbono en nuestras casas advierten de una acumulación peligrosa de ese gas incoloro e inodoro que normalmente asociamos con la muerte. Los astrónomos también, en general, han asumido que una acumulación de monóxido de carbono en la atmósfera de un planeta sería un signo seguro de falta de vida. Ahora, un equipo de investigación liderado por la UC Riverside está argumentando lo contrario: los detectores de monóxido de carbono celestiales pueden alertarnos de un mundo distante lleno de formas de vida simples.

"Con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb dentro de dos años, los astrónomos podrán analizar las atmósferas de algunos exoplanetas rocosos", dijo Edward Schwieterman, autor principal del estudio y miembro del Programa Postdoctoral de la NASA en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR. "Sería una pena pasar por alto un mundo habitado porque no consideramos todas las posibilidades".

En un estudio publicado en The Astrophysical Journal , el equipo de Schwieterman utilizó modelos computarizados de química en la biosfera y la atmósfera para identificar dos escenarios intrigantes en los que el monóxido de carbono se acumula fácilmente en las atmósferas de los planetas vivos.

En el primer escenario, el equipo encontró respuestas en el pasado profundo de nuestro propio planeta. En la Tierra moderna, rica en oxígeno, el monóxido de carbono no se puede acumular porque el gas es rápidamente destruido por reacciones químicas en la atmósfera. Pero hace tres mil millones de años, el mundo era un lugar muy diferente. Los océanos ya estaban llenos de vida microbiana, pero la atmósfera estaba casi sin oxígeno y el sol era mucho más tenue.

Los modelos del equipo revelan que esta versión antigua de la Tierra habitada podría mantener niveles de monóxido de carbono de aproximadamente 100 partes por millón (ppm), varios órdenes de magnitud mayores que las partes por billón de rastros del gas en la atmósfera actual.

El monóxido de carbono es una característica prominente en los espectros de transmisión simulados para atmósferas de la Tierra modernas ricas en oxígeno en la zona habitable de una estrella enana roja como Proxima Centauri. Crédito: Schwieterman et al. 2019

"Eso significa que podríamos esperar una alta abundancia de monóxido de carbono en las atmósferas de exoplanetas habitados pero pobres en oxígeno que orbitan estrellas como nuestro propio sol", dijo Timothy Lyons , uno de los coautores del estudio, profesor de biogeoquímica en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCR , y director del UCR Alternative Earths Astrobiology Center. "Este es un ejemplo perfecto de la misión de nuestro equipo de usar el pasado de la Tierra como una guía en la búsqueda de vida en otras partes del universo".

Un segundo escenario es aún más favorable para la acumulación de monóxido de carbono: la fotoquímica alrededor de estrellas enanas rojas como Proxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sol a 4,2 años luz de distancia. Los modelos del equipo predicen que, si un planeta alrededor de una estrella de este tipo estuviera habitado y fuera rico en oxígeno, deberíamos esperar que la abundancia de monóxido de carbono sea extremadamente alta, desde cientos de ppm hasta varios por ciento.

"Dado el contexto astrofísico diferente para estos planetas, no deberíamos sorprendernos al encontrar biosferas microbianas que promueven altos niveles de monóxido de carbono", dijo Schwieterman. "Sin embargo, estos ciertamente no serían buenos lugares para la vida humana o animal como lo conocemos en la Tierra".

Se han descubierto planetas rocosos del tamaño de la Tierra que orbitan en la zona habitable de Proxima Centauri y otras estrellas similares, lo que significa que podrían albergar agua líquida, un ingrediente esencial para la vida. Dichos planetas son objetivos probables para una mayor caracterización por parte del Telescopio Espacial James Webb, cuyo lanzamiento está previsto para marzo de 2021.

El estudio actual es uno de los componentes de un amplio esfuerzo para prepararse para estas futuras misiones al catalogar diferentes combinaciones de gases atmosféricos que podrían ser evidencia de un mundo habitado, los llamados gases de la biosignatura. Algunos gases, como el monóxido de carbono, habían sido propuestos anteriormente como "firmas antibiosignaturas", evidencia de que un planeta no está habitado, si es detectable a distancia con suficiente abundancia. Pero esas suposiciones solo se aplican en casos específicos.

"Aunque otros estudios han realizado modelos fotoquímicos de exoplanetas que incluyen monóxido de carbono, nadie se había centrado en el monóxido de carbono en exoplanetas similares a la Tierra de una manera tan sistemática", dijo Schwieterman. "Ahora tenemos una guía para determinar qué niveles de monóxido de carbono son compatibles con una biosfera fotosintética".

Fuente: University of California, Riverside