En los últimos años, el número de planetas extrasolares descubiertos alrededor del tipo M cercano (estrellas enanas rojas) ha aumentado considerablemente. En muchos casos, estos planetas confirmados han sido "similares a la Tierra", lo que significa que son terrestres (también conocidos como rocosos) y de tamaño comparable a la Tierra. Estos hallazgos han sido especialmente emocionantes ya que las estrellas enanas rojas son las más comunes en el Universo: representan el 85% de las estrellas solo en la Vía Láctea.
Desafortunadamente, se han realizado numerosos estudios en los últimos tiempos que indican que estos planetas pueden no tener las condiciones necesarias para mantener la vida. El último proviene de la Universidad de Harvard, donde el investigador postdoctoral Manasvi Lingam y el profesor Abraham Loeb demuestran que los planetas alrededor de las estrellas de tipo M pueden no recibir suficiente radiación de sus estrellas para que se produzca la fotosíntesis.
En pocas palabras, se cree que la vida en la Tierra surgió entre 3,7 y 4,1 mil millones de años (durante el Hade tardío o el Eón Arqueano temprano), en un momento en que la atmósfera del planeta habría sido tóxica para la vida hoy. Entre 2.900 y 3.000 millones de años atrás, comenzaron a aparecer bacterias fotosintéticas y comenzaron a enriquecer la atmósfera con gas oxígeno.
Como resultado, la Tierra experimentó lo que se conoce como el "Gran Evento de Oxidación" hace unos 2.300 millones de años. Durante este tiempo, los organismos fotosintéticos convirtieron gradualmente la atmósfera de la Tierra de una compuesta principalmente por dióxido de carbono y metano a una compuesta de nitrógeno y gas oxígeno (~ 78% y 21%, respectivamente).
Curiosamente, se cree que otras formas de fotosíntesis surgieron incluso antes que la fotosíntesis de clorofila. Estos incluyen la fotosíntesis retiniana, que surgió ca. Hace 2.5 a 3.7 mil millones de años y todavía existe en entornos de nicho limitado hoy. Como su nombre lo indica, este proceso se basa en la retina (un tipo de pigmento púrpura) para absorber la energía solar en la parte amarillo verdosa del espectro visible (400 a 500 nm).
También hay fotosíntesis anoxigenada (donde se procesan dióxido de carbono y dos moléculas de agua para crear formaldehído, agua y gas oxígeno), que se cree que es anterior a la fotosíntesis oxigenada por completo. Cómo y cuándo surgieron los diferentes tipos de fotosíntesis es clave para comprender cuándo comenzó la vida en la Tierra. Como explicó el profesor Loeb a Space Magazine por correo electrónico:
"‘ Fotosíntesis ’significa" armar "(síntesis) a la luz (foto). Es un proceso utilizado por plantas, algas o bacterias para convertir la luz solar en energía química que alimenta sus actividades. La energía química se almacena en moléculas a base de carbono, que se sintetizan a partir de dióxido de carbono y agua. Este proceso a menudo libera oxígeno como subproducto, lo cual es necesario para nuestra existencia. En general, la fotosíntesis suministra todos los compuestos orgánicos y la mayor parte de la energía necesaria para la vida tal como la conocemos en el planeta Tierra. La fotosíntesis surgió relativamente temprano en la historia evolutiva de la Tierra ".
Estudios como estos, que examinan el papel desempeñado por la fotosíntesis, no solo son importantes porque nos ayudan a comprender cómo surgió la vida en la Tierra. Además, también podrían ayudar a informar nuestra comprensión de si la vida podría surgir o no en planetas extrasolares, y bajo qué condiciones esto podría tener lugar.
Su estudio, titulado "Fotosíntesis en planetas habitables alrededor de estrellas de baja masa", apareció recientemente en línea y fue presentado al Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. En aras de su estudio, Lingam y Loeb buscaron restringir el flujo de fotones de las estrellas de tipo M para determinar si es posible la fotosíntesis en los planetas terrestres que orbitan estrellas enanas rojas. Como Loeb declaró:
“En nuestro artículo investigamos si la fotosíntesis puede ocurrir en planetas en la zona habitable alrededor de estrellas de baja masa. Esta zona se define como el rango de distancias desde la estrella donde la temperatura de la superficie del planeta permite la existencia de agua líquida y la química de la vida tal como la conocemos. Para los planetas en esa zona, calculamos el flujo ultravioleta (UV) que ilumina su superficie en función de la masa de su estrella anfitriona. Las estrellas de baja masa son más frías y producen menos fotones UV por cantidad de radiación ".
De acuerdo con hallazgos recientes que involucran estrellas enanas rojas, su estudio se centró en "análogos de la Tierra", planetas que tienen los mismos parámetros físicos básicos que la Tierra, es decir, radio, masa, composición, temperatura efectiva, albedo, etc. Desde los límites teóricos de la fotosíntesis. alrededor de otras estrellas no se entienden bien, también trabajaron con los mismos límites que los de la Tierra: entre 400 y 750 nm.
A partir de esto, Lingam y Loeb calcularon que las estrellas de tipo M de baja masa no podrían exceder el flujo UV mínimo que se requiere para garantizar una biosfera similar a la de la Tierra. Como Loeb ilustra:
“Esto implica que los planetas habitables descubiertos en los últimos años alrededor de las estrellas enanas cercanas, Proxima Centauri (estrella más cercana al Sol, a 4 años luz de distancia, 0.12 masas solares, con un planeta habitable, Proxima b) y TRAPPIST-1 ( A 40 años luz de distancia, 0.09 masas solares, con tres planetas habitables TRAPPIST-1e, f, g), probablemente no tienen una biosfera similar a la Tierra. En términos más generales, es poco probable que los estudios espectroscópicos de la composición de las atmósferas de los planetas que transitan sus estrellas (como TRAPPIST-1) encuentren biomarcadores, como oxígeno u ozono, a niveles detectables. Si se encuentra oxígeno, es probable que su origen sea no biológico ".
Naturalmente, hay límites para este tipo de análisis. Como se señaló anteriormente, Lingam y Loeb indican que los límites teóricos de la fotosíntesis alrededor de otras estrellas no son bien conocidos. Hasta que aprendamos más sobre las condiciones planetarias y el entorno de radiación alrededor de las estrellas tipo M, los científicos se verán obligados a usar métricas basadas en nuestro propio planeta.
En segundo lugar, también está el hecho de que las estrellas de tipo M son variables e inestables en comparación con nuestro Sol y experimentan brotes periódicos. Citando otras investigaciones, Lingam y Loeb indican que estos pueden tener efectos tanto positivos como negativos en la biosfera de un planeta. En resumen, las erupciones estelares podrían proporcionar radiación UV adicional que ayudaría a desencadenar la química prebiótica, pero también podrían ser perjudiciales para la atmósfera de un planeta.
Sin embargo, salvo los estudios más intensivos de planetas extrasolares que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas, los científicos se ven obligados a confiar en evaluaciones teóricas de la probabilidad de vida en estos planetas. En cuanto a los hallazgos presentados en este estudio, son otra indicación más de que los sistemas estelares enanos rojos pueden no ser el lugar más probable para encontrar mundos habitables.
De ser cierto, estos hallazgos también podrían tener implicaciones drásticas en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI). "Dado que el oxígeno producido por la fotosíntesis es un requisito previo para la vida compleja como los humanos en la Tierra, también será necesario que la inteligencia tecnológica evolucione", dijo Loeb. "A su vez, la aparición de este último abre la posibilidad de encontrar vida a través de firmas tecnológicas como señales de radio o artefactos gigantes".
Por ahora, la búsqueda de planetas y vida habitables continúa siendo informada por modelos teóricos que nos dicen qué debemos estar atentos. Al mismo tiempo, estos modelos continúan basándose en "la vida tal como la conocemos", es decir, utilizando análogos de la Tierra y especies terrestres como ejemplos. Afortunadamente, los astrónomos esperan aprender mucho más en los próximos años gracias al desarrollo de instrumentos de próxima generación.
Cuanto más aprendamos sobre los sistemas de exoplanetas, más probabilidades tendremos de determinar si son habitables o no. Pero al final, no sabremos qué más deberíamos estar buscando hasta que realmente lo encontremos. Tal es la gran paradoja cuando se trata de la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre, sin mencionar esa otra gran paradoja (¡búscala!).
