Astrónomos y astrobiólogos de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés) y del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) mostraron que no se puede confirmar si hay vida en otros planetas si sólo se detecta un tipo de gas; por ejemplo, oxígeno (O_²), ozono (O_³) o metano (CH_⁴), ya que éstos pueden ser producidos por procesos abióticos.

Por medio de simulaciones detalladas, los investigadores recrearon la química atmosférica que podría existir en planetas sin vida. Más de cuatro años probaron miles de variaciones en la composición de la atmósfera y en el tipo de estrellas que los orbitan.

“Shawn (Domagal-Goldman) y yo estudiábamos atmósferas similares a la de la Tierra cuando aún no tenía vida y encontramos, de forma independiente, que había más ozono del esperado. El O_³ viene del oxígeno, pero nuestras atmósferas tenían cantidades despreciables de ese compuesto que, a diferencia del que hoy respiramos, era producido por reacciones químicas”, señaló Antígona Segura Peralta, del ICN.

Esto tiene consecuencias importantes para nuestros planes encaminados a buscar vida fuera de la Tierra, comentó Shawn Domagal-Goldman, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland.

Mediante un comunicado, se informó que el metano está compuesto por un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno. En la Tierra, casi todo ese gas se produce biológicamente (el característico olor del excremento de las vacas es un ejemplo recurrente), pero también se puede obtener de formas no biológicas, como en los volcanes del fondo de los océanos, que lo liberan después de que se origina a través de la reacción de ciertas rocas con el agua de mar.

Antes se pensaba que el O_³ y el O_² eran las bioseñales más confiables. El ozono está compuesto por tres átomos de oxígeno. En la Tierra se produce cuando un átomo de oxígeno solitario, que se liberó a causa de la radiación solar o los relámpagos, se une al oxígeno molecular (que son dos átomos de oxígeno enlazados).

La vida es la principal fuente de oxígeno molecular en el planeta, pues se crea por la fotosíntesis de las plantas y organismos unicelulares. Se pensaba que ambos gases eran una buena señal de la presencia de vida, porque ésta produce oxígeno, que se necesita para originar O_³.

Se conoce que tanto el oxígeno molecular como el ozono pueden surgir una vez que la radiación ultravioleta rompe moléculas de dióxido de carbono (un carbono unido a dos oxígenos), pero investigaciones anteriores sugerían que no se producirían en cantidades importantes. El nuevo trabajo muestra que ese proceso no biológico podría crear suficiente ozono para ser detectable, así que este gas no puede ser una prueba definitiva de la presencia de seres vivos.

“Nuestra investigación fortalece el argumento de que el metano y el oxígeno juntos, o el metano y el ozono enlazados, son fuertes indicadores de vida. Realmente nos esforzamos por crear señales de ‘falso positivo’ de vida y encontramos algunas, pero sólo de oxígeno, ozono o metano por separado”, dijo Domagal-Goldman.

Ambos expertos son los autores principales del artículo que reporta los resultados del estudio, que se difundió recientemente en The Astrophysical Journal (disponible en línea).

Unidas, las moléculas de metano y oxígeno son una señal confiable de actividad biológica, porque el metano no dura mucho en una atmósfera que contiene moléculas con oxígeno. Esto es como los estudiantes universitarios y la pizza: si ambos están en una habitación, lo más probable es que la pizza apenas haya llegado, porque los adolescentes acaban muy rápido con ella, señaló Domagal-Goldman.

Elementos juntos

Entonces, si dichos elementos están juntos en la atmósfera, es porque el metano acaba de llegar, pues el oxígeno es parte de una cadena de reacciones que consume rápidamente al primero. Así que el metano es remplazado de forma continua, y la mejor manera de sustituirlo en presencia del oxígeno es con actividad biológica. También funciona al revés. Para mantener los niveles de oxígeno en una atmósfera con mucho metano, se tiene que liberar más oxígeno, y el método idóneo para hacerlo es con vida.

En el pasado, científicos utilizaron modelos computacionales para simular la química atmosférica de planetas fuera del sistema solar (exoplanetas), y el equipo de investigadores usó un modelo similar para su estudio. Sin embargo, este grupo desarrolló un programa para repetir automáticamente los cálculos miles de veces, de modo que pudieron obtener resultados con una gama más amplia de composiciones atmosféricas y para planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas.