Si se detectara metano en la atmósfera de un exoplaneta situado en la zona de habitabilidad de su estrella, sería un signo determinante para establecer que hay vida fuera del sistema solar, si se puede confirmar que tiene un origen biológico. El telescopio James Webb podría identificarlo.
Investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz han descubierto que el metano puede ser el primer signo detectable de vida extraterrestre si se descubre en la atmósfera de un planeta rocoso que orbita en la "zona habitable" y se comprueba que procede de fuentes biológicas.
En astrofísica, se denomina zona de habitabilidad a la región alrededor de una estrella en la que una temperatura ni demasiado caliente ni demasiado fría permitiría la presencia de agua en estado líquido sobre la superficie de cualquier planeta (o satélite) rocoso que lo orbitara y contase, además, con una masa idónea para la vida, entre otras condiciones.
Los científicos investigan desde hace tiempo las biofirmas, o indicadores de vida, que podrían estar presentes en las observaciones de planetas pertenecientes a otros sistemas solares.
En un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), investigadores liderados por Maggie Thompson elaboraron una evaluación en profundidad de las condiciones planetarias necesarias para que el metano se considere una firma biológica fiable, y demostraron que el metano atmosférico abundante podría ser un signo determinante para la vida en el contexto planetario adecuado.
El metano, clave para la vida
El metano es un gas importante en la atmósfera de la Tierra, con una concentración de 1.774 partes por billón (ppb). Es uno de los pocos gases que debería ser fácilmente detectable con el telescopio espacial James Webb, lanzado por la NASA en diciembre y que estará operativo en unos meses, destacan los investigadores.
En la Tierra, la mayor parte del metano es generada directamente por la vida: microbios productores de metano en humedales, campos de arroz o en los intestinos de animales grandes.
El metano, un gas de efecto invernadero muy potente, también se genera a través de actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles, incluidos el carbón y el petróleo.
La pista más importante como signo de vida es probablemente la cantidad y procedencia del metano que contiene una atmósfera. En la Tierra, la proporción de metano generado de forma no biológica en la Tierra es minúscula: las erupciones volcánicas agregan mucho menos metano que las actividades humanas, y mucho menos aún las fuentes biológicas naturales.
Fuera del sistema solar
Los investigadores señalan que no sería sorprendente que la vida en otros lugares del universo produjera también metano. Incluso si la bioquímica de la vida extraterrestre fuera radicalmente diferente a la de la biosfera de la Tierra, la metanogénesis es una estrategia metabólica obvia y fácil para cualquier vida basada en el carbono, dadas las fuentes de energía que probablemente estarían presentes en exoplanetas rocosos, añaden.
En segundo lugar, consideran que el metano no duraría mucho tiempo en las atmósferas de los planetas rocosos habitables sin una reposición constante, posiblemente por parte de organismos vivos. En la Tierra, el metano atmosférico es inestable, destruido por los efectos químicos de la luz, pero tiene una reposición constante generada biológicamente.
En tercer lugar, concluyen, sería difícil que los procesos no biológicos, como el vulcanismo o las reacciones químicas en las dorsales oceánicas y los respiraderos hidrotermales, mantuvieran la reposición sin dejar una "huella digital" que indicara que el metano no se generó biológicamente.
Nuevos telescopios
Los volcanes que liberan gas, por ejemplo, liberarían monóxido de carbono junto con el metano, pero la actividad biológica tiende a devorar el monóxido de carbono y reducir sus concentraciones atmosféricas, por lo que sería fácilmente detectable.
Por lo tanto, explican, los procesos no biológicos no pueden producir fácilmente atmósferas de planetas rocosos ricas en metano y dióxido de carbono, como en la Tierra, por lo que su conclusión es que el metano es una biofirma segura para explorar exoplanetas.
Los científicos esperan una mayor comprensión de las atmósferas de los exoplanetas utilizando el nuevo telescopio James Webb y otros nuevos, examinando su química a medida que estos mundos distantes pasan frente a sus estrellas anfitrionas desde la perspectiva de la Tierra.
Oxigeno también, pero…
El oxígeno, más abundante en la atmósfera terrestre que el metano, es otra firma biológica potencial. También se introduce en la atmósfera de la Tierra a través de procesos biológicos, en este caso, la fotosíntesis de plantas y microbios. Pero el oxígeno podría eludir la detección del telescopio Webb, plantean los investigadores.
Concluyen que el metano no es, por todo ello, una firma biológica hipotética, ya que la vida en la Tierra ha estado produciendo metano durante prácticamente toda su historia, y las concentraciones de metano atmosférico pueden haber sido altas en la Tierra primitiva, antes de que hubiera oxígeno en la atmósfera.
Destacan, no obstante, que la diversidad de entornos planetarios en otros lugares es probablemente enorme, y que podría haber otros procesos de producción de metano no biológicos que nadie ha considerado aún.
Referencia
The case and context for atmospheric methane as an exoplanet biosignature. Maggie Thompson et al. PNAS, March 28. DOI:10.1073/pnas.2117933119
