Cuando se trata de la búsqueda de vida extraterrestre, los científicos tienden a ser un poco geocéntricos, es decir, buscan planetas que se parezcan a los nuestros. Esto es comprensible, ya que la Tierra es el único planeta que conocemos que sustenta la vida. Como resultado, aquellos que buscan vida extraterrestre han estado buscando planetas que son de naturaleza terrestre (rocosa), orbitan dentro de las zonas habitables de sus estrellas y tienen suficiente agua en sus superficies.
En el curso del descubrimiento de varios miles de exoplanetas, los científicos han descubierto que muchos de hecho pueden ser "mundos de agua" (planetas donde hasta el 50% de su masa es agua). Naturalmente, esto plantea algunas preguntas, como cuánta agua es demasiada y ¿podría ser un problema también demasiada tierra? Para abordar esto, un par de investigadores del Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica (CfA) realizó un estudio para determinar cómo la relación entre el agua y las masas de tierra puede contribuir a la vida.
El estudio - "Dependencia de la actividad biológica en la fracción de agua superficial de los planetas", que se está revisando para su publicación con El diario astronómico- fue escrito por Manasvi Lingam, becario postdoctoral del Instituto de Teoría y Computación de la CfA (ITC), y Abraham Loeb, el director de la ITC y el Presidente de Ciencias Frank B. Baird Jr. en la Universidad de Harvard.
Para comenzar, Lingam y Loeb abordan el tema del principio antrópico, que ha desempeñado un papel importante en la astronomía y la investigación de exoplanetas. En resumen, este principio establece que si las condiciones en la Tierra son adecuadas para adaptarse a la vida, entonces debe existir por el bien de crear vida. Extendido a todo el Universo, este principio argumenta que las leyes de la física existen como existen para dar lugar a la vida.
Otra forma de verlo es considerar cómo nuestras evaluaciones de la Tierra caen en lo que se conoce como "efectos de selección de observación", donde los resultados se ven directamente afectados por el tipo de método involucrado. En este caso, los efectos surgen del hecho de que nuestra búsqueda de vida más allá de la Tierra y nuestro Sistema Solar requiere la existencia de un observador debidamente posicionado.
En efecto, tendemos a suponer que las condiciones para la vida serán abundantes en el Universo porque estamos familiarizados con ellas. Estas condiciones condicionan la presencia tanto de agua líquida como de masas de tierra, que fueron esenciales para el surgimiento de la vida tal como la conocemos. Como Lingam explicó a Space Magazine por correo electrónico, esta es una de las formas en que surge el principio antrópico cuando se buscan planetas potencialmente habitables:
"El hecho de que las fracciones de la tierra y el agua de la Tierra sean comparables es indicativo de los efectos de selección antrópica, es decir, la aparición de humanos (u observadores conscientes análogos) puede haber sido facilitada por una mezcla adecuada de tierra y agua".
Sin embargo, al abordar las muchas súper-Tierras que se han descubierto en otros sistemas estelares, los análisis estadísticos de su densidad media han demostrado que la mayoría tiene altas fracciones de volátiles. Un buen ejemplo de esto es el sistema TRAPPIST-1, donde el modelado teórico de sus siete planetas del tamaño de la Tierra ha indicado que podrían tener hasta 40-50% de agua en peso.
Por lo tanto, estos "mundos de agua" tendrían océanos muy profundos y no habría masas de tierra para hablar, lo que podría tener consecuencias drásticas para el surgimiento de la vida. Al mismo tiempo, los planetas que tienen poco o nada de agua en sus superficies no se consideran buenos candidatos para la vida, dado que el agua es esencial para la vida tal como la conocemos.
"Demasiada masa de tierra es un problema, ya que restringe la cantidad de agua superficial, lo que hace que la mayoría de los continentes sean muy áridos", dijo Lingam. “Los ecosistemas áridos se caracterizan típicamente por bajas tasas de producción de biomasa en la Tierra. En cambio, si se considera el escenario opuesto (es decir, principalmente los océanos), se encuentra un problema potencial con la disponibilidad de fósforo, que es uno de los elementos esenciales para la vida tal como la conocemos. Por lo tanto, esto podría generar un cuello de botella en la cantidad de biomasa ”.
Para abordar estas posibilidades, Lingam y Leob analizaron cómo los planetas con demasiada agua o masa de tierra podrían afectar el desarrollo de las biosferas de exoplanetas. Como Lingam explicó:
“[Desarrollamos] un modelo simple para estimar qué fracción de la tierra será árida (es decir, desiertos) y relativamente inhabitable. Para el escenario con biosferas dominadas por el agua, la disponibilidad de fósforo se convierte en el factor limitante. Aquí, utilizamos un modelo desarrollado en uno de nuestros documentos anteriores que tiene en cuenta las fuentes y los sumideros de fósforo. Combinamos estos dos casos, utilizamos datos de la Tierra como punto de referencia, y así determinamos cómo las propiedades de una biosfera genérica dependerían de la cantidad de tierra y agua ".
Lo que encontraron fue que un equilibrio cuidadoso entre masas de tierra y océanos (al igual que lo que tenemos aquí en la Tierra) es crucial para la aparición de biosferas complejas. Combinado con simulaciones numéricas de otros investigadores, el estudio de Lingam y Loeb indica que planetas como la Tierra, con su relación de océanos a masa de tierra (aproximadamente 30:70), son probablemente bastante raros. Como Lingam resumió:
“Por lo tanto, la conclusión básica es que el equilibrio de las fracciones de tierra y agua no puede inclinarse demasiado de una manera u otra. Nuestro trabajo también muestra que los eventos evolutivos importantes, como el aumento de los niveles de oxígeno y la aparición de especies tecnológicas, pueden verse afectados por la fracción tierra-agua, y que el valor óptimo podría estar cerca del de la Tierra ".
Durante algún tiempo, los astrónomos han estado buscando exoplanetas donde prevalecen condiciones similares a la Tierra. Esto se conoce como el enfoque de la "fruta baja", en el que intentamos encontrar vida buscando biosignaturas que asociamos con la vida tal como la conocemos. Pero según este último estudio, encontrar esos lugares podría ser como buscar diamantes en bruto.
Las conclusiones del estudio también podrían tener implicaciones significativas cuando se trata de la búsqueda de inteligencia extraterrestre, lo que indica que también es bastante poco común. Afortunadamente, Lingam y Loeb admiten que no se sabe lo suficiente sobre los exoplanetas y sus proporciones de agua por masa de tierra para decir algo concluyente.
"Sin embargo, no es posible predecir cómo esto afecta a SETI de manera definitiva", dijo Lingam. "Esto se debe a que aún no tenemos restricciones de observación adecuadas sobre las fracciones de exoplanetas tierra-agua, y todavía hay muchas incógnitas en nuestro conocimiento actual de cómo evolucionaron las especies tecnológicas (capaces de participar en SETI)".
Al final, debemos ser pacientes y esperar a que los astrónomos aprendan más sobre los planetas extrasolares y sus respectivos entornos. Esto será posible en los próximos años gracias a los telescopios de próxima generación. Estos incluyen telescopios terrestres como los de ESO Telescopio extremadamente grande (ELT) y telescopios espaciales como el Telescopio espacial James Webb (JWST) - que están programadas para comenzar operaciones en 2024 y 2021, respectivamente.
Con mejoras tecnológicas y miles de exoplanetas ahora disponibles para su estudio, los astrónomos han comenzado a pasar del proceso de descubrimiento a la caracterización. En los próximos años, lo que aprendamos sobre las atmósferas de exoplanetas contribuirá en gran medida a probar o refutar nuestros modelos teóricos, esperanzas y expectativas. Con el tiempo, finalmente podremos determinar cuán abundante es la vida en nuestro Universo y qué formas puede tomar.
