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Exoplanetas terrestres y bioindicadores
Alberto González Fairén

El número de planetas similares a la Tierra en el Universo se puede contar en billones. Las primeras estrategias para determinar si están habitados empiezan a plantearse.
os minerales formados por carbono, oxígeno, magnesio y sílice determinan el paisaje de los planetas rocosos (tipo Tierra), ya que diferencias mínimas en las proporciones relativas de estos elementos en las rocas pueden tener un efecto muy importante en la capacidad de enfriamiento de una superficie planetaria, y por lo tanto en el desarrollo de procesos como la tectónica de placas. Hasta ahora, se pensaba que los planetas rocosos podían tener superficies de tres tipos diferentes: unos similares a la Tierra, otros con demasiado carbono (que terminarían siendo inhabitables por tener demasiados minerales similares al grafito en la superficie), y otros con más sílice que magnesio (que tendrían una composición mineral muy diferente a la de la superficie de la Tierra). Estas conclusiones derivaban de observaciones preferentes hacia planetas gigantes, y de la dificultad de diferenciar los espectros del oxígeno y el níquel.

Sin embargo, en julio de este año, un grupo de investigadores liderado por Brad Gibson, de la Universidad de Hull (Reino Unido), determinó que existe una elevada proporción de planetas rocosos que presentan una composición mineralógica en la superficie similar a la de la Tierra. Sus cálculos demuestran que las nubes de gas y polvo a partir de las que se forman los planetas contienen el doble de átomos de oxígeno que de carbono, y cinco átomos de sílice por cada seis de magnesio. Estas proporciones implican que deben existir tres veces más planetas rocosos con una composición mineral en superficie similar a la de la Tierra, que de los otros dos tipos juntos (Figura1).
Representación artística de diversos planetas...
Figura 1: Representación artística de diversos planetas
similares a la Tierra. (NASA/JPL-Caltech)
¿Cuántos de estos planetas tipo Tierra podrían ser habitables? Dos investigadores de la Universidad de Canberra (Australia), Charles Lineweaver y Tim Bovaird, han analizado datos del telescopio Kepler para estimar el número de planetas que pueden orbitar alrededor de otras estrellas en la zona adecuada para que el agua permanezca en fase líquida sobre sus superficies (Figura 2). Lineweaver y Bovaird utilizaron la relación de Titius-Bode, una regla muy básica formulada hacia 1770 que predice el espaciado de los planetas en el Sistema Solar (Figura 3). Aunque la relación no cuenta con el aval de una explicación sólida que la acredite como ley científica, es conocida por haber sido usada con éxito para predecir la existencia de Urano y del cinturón de asteroides, y en menor medida del planeta enano Ceres. Sin embargo, tanto el descubrimiento de otros cuerpos del cinturón de asteroides como el de Neptuno, en posiciones no predichas por la relación de Titius-Bode, confirman su naturaleza casual.

Lineweaver y Bovaird aplicaron la relación de Titius-Bode a sistemas solares observados con el telescopio Kepler. Sus resultados, publicados en febrero de este año, sugieren que cada sistema extrasolar debería tener de uno a tres planetas en la zona compatible con el agua líquida. Si el 20% de las estrellas tipo Sol tuvieran planetas tipo Tierra, el cálculo de Lineweaver y Bovaird implicaría que existen billones de planetas habitables en el Universo. Pero estos resultados deben ser tomados con la cautela necesaria que impone la utilización de métodos no científicos como la relación de Titius-Bode.
La zona de habitabilidad alrededor de una estrella
Figura 2: La zona de habitabilidad alrededor de una estrella. (SciTechDaily)
La relación de Titius-Bode
Figura 3: La relación de Titius-Bode.
(Agrupación para el impulso y desarrollo de la Astronomía)
Para buscar signos de vida en esta ingente cantidad de mundos que estamos descubriendo, los astrónomos y los biólogos empiezan a trabajar juntos, con el ánimo de formular nuevas estrategias de análisis. Hasta ahora, los esfuerzos se habían concentrado en lo que se conoce como “bioindicadores indirectos”, por ejemplo los subproductos de la actividad metabólica que pueden ser detectados en una atmósfera planetaria (el metano, o gases en desequilibrio químico). Pero si una superficie planetaria estuviera dominada por un tipo específico de formas vivas, una vía más directa de detección podría estar basada en la luz reflejada por esa biosfera, dependiente de los pigmentos usados por los organismos. En marzo de este año, un grupo de astrónomos y biólogos, liderados por Siddharth Hedge, del Instituto Max Planck de Astronomía, publicó sus mediciones de las huellas químicas de 137 especies diferentes de microorganismos terrestres, incluyendo una enorme variedad de colores (Figura 4).

Los microorganismos del grupo de Hedge procedían de lugares tan distantes como el Desierto de Atacama, el fondo marino de Hawaii, o fuentes hidrotermales. Su intención era ayudar a reconocer la presencia de vida en la superficie de exoplanetas. Para ello, crearon una base de datos pública que incluye los espectros de la luz visible e infrarroja reflejada por los pigmentos de su colección de microorganismos. Aunque por ahora no es tecnológicamente posible detectar la luz de un planeta tipo Tierra orbitando otra estrella (debido precisamente a la luminosidad de la estrella), el equipo de Hedge espera que será posible con las siguientes generaciones de telescopios. Entretanto, su objetivo es ampliar su base de datos con nuevos ejemplares recogidos por todo el mundo, con el ánimo de catalogar un registro completo que esté disponible en el momento en que los telescopios nos permitan estudiar la luz reflejada por exoplanetas terrestres.
Figura 4: 8 de las 137 muestras de microorganismos usados como “bioindicadores directos” en el estudio del grupo de Hedge. (Hedge et al., 2015) Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 17 de Julio de 2015.
 
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