Página Espacial
Bienvenido. Estamos en la Web desde el 12 de Julio, 2003. Nos encontramos...!
   
 
Mensaje
 
Fotosíntesis en torno a otros soles
Alberto González Fairén
¿Es la fotosíntesis un proceso posible en planetas terrestres orbitando estrellas distintas al Sol? De ser así, el color de la biomasa dependería del color de la estrella en torno a la que orbitara el planeta, de la composición de la atmósfera del planeta y de las características de los centros de reacción de los pigmentos fotosintéticos de los seres vivos.
l agua es esencial para la vida que existe en la Tierra, de tal forma que la búsqueda de vida en otros planetas se ha centrado en la localización de agua líquida. Pero las mismas propiedades que hacen que el agua sea esencial para los organismos terrestres pueden restringir el rango de actividades que pueden desarrollar los seres vivos. Por ejemplo, la absorción de radiación electromagnética por el agua y por los gases de la atmósfera depende de la longitud de onda de la radiación incidente. El hecho de que el agua absorba la radiación electromagnética solar genera patrones que restringen, o incluso eliminan, el papel de la radiación como fuente de energía para la fotosíntesis. La ausencia de radiación solar en las profundidades de lagos y océanos se conoce desde hace tiempo, así como los límites de la vida fotosintética en profundidad derivados de tal carencia de luz. La vida basada en la fotosíntesis queda restringida, por tanto, a la superficie de los continentes y a profundidades de unas pocas docenas de metros en las masas de agua, en el mejor de los casos. Los organismos que producen oxígeno a partir del agua (una reacción altamente energética conocida como fotosíntesis oxigénica) solamente pueden usar longitudes de onda más cortas que los que no producen oxígeno (fotosíntesis anoxigénica, Figura 1). Esto es así a pesar de que la fotosíntesis oxigénica se desarrolla mediante dos reacciones en serie, mientras que la anoxigénica es una reacción de un solo paso.
Fotosíntesis
Figura 1: La fotosíntesis consiste en una serie de reacciones químicas mediante las cuales las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizarán para su crecimiento y desarrollo. (R. Hernández)
El estudio de estas propiedades, recientemente completado por el equipo de Nancy Kiang, del Instituto Goddard de NASA, ha ayudado a comprender los patrones de pigmentación y de distribución de los organismos fotosintéticos en la Tierra (Figura 2), así como a proponer modelos en otros planetas similares a la Tierra situados en otros sistemas estelares. El análisis del equipo de Kiang ha tenido en cuenta la diversidad de los organismos fotosintéticos, y han propuesto límites para la evolución de los pigmentos que absorben y transforman la radiación. Dos de ellos son la longitud de onda del fotón incidente y la máxima longitud de onda que provee suficiente energía por fotón como para provocar la reacción fotoquímica requerida (la transformación de la energía del fotón en energía química). De su análisis se desprende que los ciclos fotoquímicos que pueden tener lugar, y la pigmentación de los propios organismos, dependen en gran medida de la absorción de la radiación solar por las moléculas de agua en la atmósfera o en los lagos o mares.
Imagen SeaWiFS
Figura 2: Imagen SeaWiFS que representa la biosfera fotosintética global de la Tierra. En los continentes, los tonos verde oscuro muestran lugares donde la vegetación es abundante, y los tonos pardos las zonas de escasa vegetación. En los océanos, los pixels rojos, amarillos y verdes muestran acumulaciones de fitoplancton, y los azules las zonas con menos
vida vegetal. Click para ampliar...
En un estudio relacionado, el grupo de Maayke Stomp, de la Universidad de Amsterdam, ha destacado la absorción fotónica de las propias masas de agua. Su análisis se ha concentrado en el estudio de organismos fotosintéticos que habitan en diferentes cuerpos de agua líquida, cuyas propiedades de atenuación fotónica difieren debido al material disuelto y/o en suspensión presente en cada caso. Además, han examinado los detalles del proceso de absorción fotónica por parte del agua en el espectro visible e infrarrojo, definiendo nichos espectrales para diferentes organismos fotosintéticos en distintos hábitats acuáticos. Sus conclusiones abren nuevas perspectivas en el estudio de la diferenciación de nichos, así como en la coexistencia de especies que absorben luz a diferentes longitudes de onda.

Las restricciones que imponen tales análisis para los seres vivos de la Tierra han llevado a plantear posibles límites en la pigmentación de organismos fotosintéticos en planetas orbitando en torno a otras estrellas. En la Tierra, las plantas absorben la luz azul porque es altamente energética, y la luz roja porque es la que emite preferentemente el Sol, y por tanto es la más disponible. Al reflejar la luz verde, también emitida en abundancia por el Sol pero menos energética que la azul y menos rica en fotones que la roja, es éste el color de la vida fotosintética de la Tierra. Sin embargo, la situación podría ser diferente en otros planetas, donde predominaran otros colores del espectro electromagnético (Figura 3). En tales mundos, la radiación en el rojo podría no ser tan abundante, y la biomasa fotosintética tendría color rojo. Es posible, por tanto, que los colores dominantes para la fotosíntesis en el Universo sean el amarillo, el naranja o incluso el rojo, aunque por supuesto no se puede descartar el verde. El menos probable, evidentemente, es el azul. Este resultado presenta inmediatas implicaciones para la detección remota de tales pigmentos mediante espectroscopía, que permitiría detectar planetas habitados por formas vivas de una forma novedosa, añadida a la tradicional búsqueda de oxígeno u ozono atmosféricos.
Diagrama Hertzsprung-Russell
Figura 3: Diagrama Hertzsprung-Russell, que representa el brillo intrínseco de las estrellas en relación a su temperatura superficial. Las estrellas de la secuencia principal ocupan una diagonal en el centro del diagrama. Las estrellas azules de gran masa y luminosidad se encuentran arriba a la izquierda; las estrellas amarillas de mediana magnitud y luminosidad, como el Sol, se encuentran en el centro; las rojas y pequeñas están abajo a la derecha. Además de la secuencia principal, en el diagrama aparecen otras dos ramas: una arriba a la derecha, en la que aparece una mayor densidad de estrellas gigantes y supergigantes rojas de baja luminosidad; y otra abajo a la izquierda en la que se aprecia una mayor densidad de enanas blancas de elevada luminosidad. (J. Wiley, 1999)
Las enanas rojas, por ejemplo, emiten únicamente una fracción de la luz visible que emite el Sol, y por lo tanto la posible biomasa en planetas en torno a tales estrellas tendería a absorber toda la luz posible, sin reflejar nada de radiación. Por lo tanto, el color de tal biomasa sería el negro. Los planetas en órbita de estrellas del tipo espectral M se han propuesto comúnmente como lugares donde la vida puede existir, debido a la abundancia de tales estrellas en nuestro entorno cósmico y a su longevidad. Los posibles organismos fotosintéticos que habitaran un planeta tipo Tierra orbitando en torno a una estrella de tipo M recibirían una dosis de radiación estelar con un flujo fotónico máximo en el espectro infrarrojo. Por lo tanto, los fotones tendrían una energía media mucho menor que los que recibe la Tierra, y en consecuencia se produciría una absorción mucho mayor por parte de las moléculas de agua en la atmósfera o en los posibles océanos. La fotosíntesis oxigénica sería posible en cualquier caso, aunque con problemas energéticos para reducir el CO2 con electrones procedentes del agua y para producir oxígeno. Por lo tanto, la fotosíntesis oxigénica podría requerir más de dos reacciones acopladas en planetas orbitando estrellas M. Por otro lado, en un planeta de este tipo, los pigmentos fotosintéticos tendrían que absorber energía a longitudes de onda mucho mayores.
 
 
San Francisco (California), EEUU, 09 de Agosto de 2007.
 
Los trabajos publicados sólo pueden ser reproducidos
con la expresa autorización de sus autores.
Estamos en contacto: betelyuz@yahoo.com
Por cualquier corrección, sugerencia o comentario.
 
Sitio Oficial Carl Sagan Portada Acerca de... Índice Contacto Links