Búsqueda de Vida Extraterrestre / Search for Extraterrestrial Life

_{Composición de la Atmósfera de WASP-39 b / WASP-39 b Atmosphere Composition Fuente / Source}

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Búsqueda de Vida Extraterrestre

Hace algún tiempo, uno de los principales promotores de la búsqueda de vida extraterrestre, como un campo válido de la ciencia, Carl Sagan dijo la frase “Si estamos solos en el Universo, seguro sería una terrible pérdida de espacio”. Sagan como muchos otros hijos de su momento histórico, creció influenciado por la creciente creencia popular en el fenómeno OVNI, sin embargo, su formación científica lo condujo a abordar este campo, plagado de charlatanes, falsos testimonios, malinterpretaciones y en general escasa rigurosidad; desde la perspectiva del método científico, y lo convirtió en el principal promotor de la búsqueda de vida extraterrestre, como un objetivo real de la ciencia, que incorpora a profesionales de múltiples campos como la astronomía, radio astronomía, biología, ingeniería y meteorología, entre otros. [1]

En los últimos años, la búsqueda de vida extraterrestre, ha tenido un impulso extraordinario, de la mano de los relativamente nuevos avances en la búsqueda de exoplanetas, uno de los más interesantes y activos campos de la astronomía actual. Esto a la vez ha potenciado una corriente más conservadora y compleja de la búsqueda de vida extraterrestre, la búsqueda de vida no avanzada.

Desde que Sagan junto a Frank Drake fueron los principales impulsores de la creación del SETI (siglas en inglés para “Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre”), la búsqueda de vida extraterrestre se fundamentado principalmente en la exploración del cielo en busca de posibles señales de radio, provenientes de alguna civilización extraterrestre, sin embargo, esto limita la búsqueda de vida, a vida inteligente, lo suficientemente avanzada, como para dejar su rastro en el espectro radioeléctrico.

Sin embargo, la identificación de ya cinco mil exoplanetas, ha dado, no sólo objetivos precisos a los que apuntar los radio telescopios, a la espera de una milagrosa señal, sino que ha abierto todo un campo de especulación sobre como determinar, no sólo si algunos de esos nuevos mundos son habitables, sino también, si están habitados, bien sea por formas de vida avanzadas o por modestas formas unicelulares.

Ya en 1961, la NASA se interesó en definir métodos para determinar si en un planeta existía o no, vida, tal como la conocemos, teniendo en la mira una misión a Marte. Dentro de los científicos invitados a formar parte de esta investigación se encontraba el científico ambientalista y meteorólogo James Lovelock, quien a diferencia de los otros invitados, no se interesó en colocar artefactos sobre la superficie del planeta, sino en estudiar su atmósfera, lo cual se podía hacer incluso desde la Tierra, partiendo de la teoría de que en un planeta con vida debía haber una atmósfera en la que existieran ciclos de intercambios de gases por lo que habría un equilibrio dinámico de éstos, tal como ocurría en la Tierra; mientras que en el caso de Marte, la atmósfera mantiene un equilibrio estático, con una predominancia de un 95% de dióxido de carbono, que es invariante sin importar las condiciones atmosféricas, estación o ubicación geográfica; por lo que Lovelock anticipaba la ausencia de vida en planeta rojo. [2]

En 1975, fue lanzada a Marte la Misión Viking, que después de aterrizar en el planeta probó la ausencia de vida en él, después de ésta, varias misiones, han posado ingenios en el planeta rojo, y hasta la fecha, ninguna de ellas ha logrado encontrar pruebas de vida, presente o pasada, sobre la superficie de Marte. [2]

Sin embargo, la idea de Lovelock sobre la conformación y dinámica atmosférica, es hoy en día uno de las principales teorías que orientan la búsqueda de vida en otros planetas, más aún cuando estos se encuentran a años luz de distancia.

La creación de nuevos instrumentos astronómicos, mucho más poderosos y precisos, además de mejores técnicas de procesamiento de imágenes, ha dado la oportunidad de conocer el espectro de absorción de las atmósferas de planetas situados a cientos de años luz de nosotros, para poder determinar su composición, y así buscar en ella la presencia de biomarcadores, sustancias que podrían servir de base para presumir la existencia de seres vivos.

En este sentido, una noticia reciente ha dado prueba de que la nueva tecnología, se encamina a determinar, si está en nuestras posibilidades, la presencia de vida en otros mundos. El Telescopio Espacial James Webb, usando el instrumento NIRSpec, ha determinado la presencia de CO2 en la atmósfera del gigante gaseoso WASP-39 b, situado a 700 años luz en la constelación de virgo. Se trata de un planeta que orbita su estrella a un octavo de la distancia existente entre el Sol y Mercurio, en un periodo aproximado de 4 días terrestres. WASP-39 b, es 1,3 veces más grande que Júpiter, pero con una masa menor a la de saturno, esto lo hace poco denso, lo que facilita a la luz de la estrella atravesar su atmósfera, y cuando estos rayos son captados, por el instrumento del James Webb, éste puede discernir los gases presentes en su composición. [3]

Si bien el CO2 no es precisamente un indicador de la presencia de vida, estos resultados, si muestran la capacidad del James Webb para identificar su presencia en una franja del espectro que nunca antes había podido ser explorada, por otros instrumentos similares, lo que da mucha confianza en que será capaz de encontrar la existencia de otras moléculas asociadas con la vida, de estar presentes en la atmósfera de algún otro exoplaneta. [3]

Ahora bien, aunque el CO2 en nuestro planeta está asociado en buena parte con la respiración de los seres vivos, ya formaba parte de los gases de la atmósfera primigenia y forma parte en un gran porcentaje de la de planetas como Marte y Venus, en los que no se ha encontrado pruebas de vida; sin embargo, existen otros gases cuya presencia en una atmósfera podría ser prueba de la existencia de procesos asociados con la vida que los generan.

El oxigeno molecular, por ejemplo, si bien no es exclusivo de planetas con vida, si puede ser indicativo de la presencia de actividad fotosintética, y si pudiese estudiarse la dinámica de intercambio de gases en la atmósfera, proceso que aún está lejos de poder estudiarse en exoplanetas, si podría ser determinante para aseverar que existe vida tal como la conocemos en otro mundo. [4]

Algo similar ocurre con el metano y otros hidrocarburos, su presencia no es prueba inequívoca de vida, pero la existencia de flujos cíclicos de estos gases en la atmósfera, así como su presencia combinada con la de CO2 y CO, podría significar la existencia de procesos biológicos que los generan. [4]

Ejemplos de esto se han dado en dos mundos cercanos a nosotros, el caso más reciente fue Venus, un planeta donde por sus condiciones extremas, jamás se esperaría la existencia de formas de vida. Observaciones realizadas por un equipo de la Universidad de Cardiff en el radio telescopio James Clerk Maxwell de Hawái en 2020, han mostrado la presencia de fosfina en su atmósfera, gas que en la Tierra es un subproducto de la actividad bacteriana o industrial, en Venus se encuentran trazas que, si bien son pocas, son suficientes como para intuir que existe algún proceso interno que lo está produciendo. Sin embargo, un año después, un grupo de investigadores de la universidad de Cornell, mostró que la cantidad de fósforo expulsado por la actividad volcánica del planeta, al ser expuesta al ácido sulfúrico de la atmósfera, era capaz de producir la fosfina, en cantidades consecuentes con las encontradas en el estudio previo. [5][6]

Un segundo caso se ha presentado en Titan, la mayor de las lunas de Saturno, donde datos dados a conocer en 2010 provenientes de la sonda Huygen, han mostrado incrementos y disminuciones estacionales de los niveles de metano atmosférico, molécula que debería desintegrarse al contacto con la luz en las capas superiores de la atmósfera, existen procesos planetarios desconocidos que parecen estarla produciendo, lo que podría estar o no asociado con la vida. [7]

Adicionalmente en años posteriores, usando el radiotelescopio ALMA en Atacama, se ha logrado encontrar también la presencia de ciclopropenilideno en la atmósfera de Titan, una molécula compleja con una estructura cíclica, similar a la del benceno, y que forma parte de las estructuras antecesoras del ADN, lo que hace a la luna de Saturno uno de los principales candidatos para hallar vida en el sistema solar. [8]

Existen además gases más difíciles de identificar, pero que de estar presentes, demostrarían sin lugar a dudas la presencia de formas de vida avanzadas, algunos de ellos productos que podríamos asociar en nuestro planeta con la contaminación atmosférica, como los clorofluorocarbonos, que podrían estar asociados a vida tecnológicamente avanzada, u otras moléculas que, desde la perspectiva de la termodinámica, serían demasiado complejas como para no provenir de procesos asociados con la vida. [4]

Sin embargo, todo esto sería indicativo de formas de vida, que guardan similitud a las que conocemos en la Tierra, pero no incluiría, por ejemplo, bioquímicas diferentes. Más aun nuestra propia forma de definir lo que está o no vivo sigue siendo materia de discusión, así que podría darse la posibilidad de que háyasenos formas de vida o pruebas de ella, y ni siquiera nos percatemos de ello.

Si bien es de esperarse que, por el simple principio de mediocridad, debería existir vida en alguna otra parte del universo y hasta debería ser común; existe la posibilidad, dadas las distancias a escalas cósmicas, de que encontrar a estas formas de vida, sea una tarea tan compleja, que se torne imposible, aun con los instrumentos más poderosos que podamos idear. Por lo que existe la posibilidad de que vivamos en un universo lleno de vida y nunca podamos darnos cuenta de ello.

Texto de @amart29, Barcelona, Venezuela, septiembre de 2022

English

Search for Extraterrestrial Life

Some time ago, one of the main promoters of the search for extraterrestrial life as a valid field of science, Carl Sagan said the phrase "If we are alone in the Universe, it sure would be a terrible waste of space". Sagan like many other children of his historical moment, grew up influenced by the growing popular belief in the UFO phenomenon, however, his scientific training led him to approach this field, plagued by charlatans, false testimonies, misinterpretations and generally poor rigor; from the perspective of the scientific method, and made him the main promoter of the search for extraterrestrial life, as a real objective of science, which incorporates professionals from multiple fields such as astronomy, radio astronomy, biology, engineering and meteorology, among others. [1]

In recent years, the search for extraterrestrial life has had an extraordinary boost, hand in hand with the relatively new advances in the search for exoplanets, one of the most interesting and active fields of astronomy today. This at the same time has boosted a more conservative and complex stream of the search for extraterrestrial life, the search for non-advanced life.

Since Sagan and Frank Drake were the prime movers in the creation of SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), the search for extraterrestrial life has been based primarily on scanning the sky for possible radio signals from an extraterrestrial civilization, but this limits the search for life to intelligent life advanced enough to leave a trace in the radio spectrum.

However, the identification of five thousand exoplanets has given not only precise targets for radio telescopes to aim at, waiting for a miraculous signal, but has opened up a whole field of speculation on how to determine not only whether some of these new worlds are habitable, but also whether they are inhabited by advanced life forms or by modest unicellular forms.

As early as 1961, NASA was interested in defining methods to determine whether or not life as we know it existed on a planet, with a mission to Mars in mind. Among the scientists invited to be part of this research was the environmental scientist and meteorologist James Lovelock, who, unlike the other guests, was not interested in placing artifacts on the surface of the planet, but in studying its atmosphere, which could be done even from Earth, based on the theory that on a planet with life there should be an atmosphere in which there were cycles of gas exchanges so there would be a dynamic balance of these, as occurred on Earth; While in the case of Mars, the atmosphere maintains a static equilibrium, with a predominance of 95% carbon dioxide, which is invariant regardless of atmospheric conditions, season or geographical location; so Lovelock anticipated the absence of life on the red planet. [2]

In 1975, the Viking Mission was launched to Mars, which after landing on the planet proved the absence of life on it, after this, several missions have landed on the red planet, and to date, none of them has managed to find evidence of life, present or past, on the surface of Mars. [2]

However, Lovelock's idea of atmospheric conformation and dynamics is today one of the main theories guiding the search for life on other planets, even more so when they are light years away.

The creation of new astronomical instruments, much more powerful and precise, as well as better image processing techniques, has given the opportunity to know the absorption spectrum of the atmospheres of planets located hundreds of light years away from us, in order to determine their composition, and thus search for the presence of biomarkers, substances that could serve as a basis to presume the existence of living beings.

In this regard, a recent news item has provided evidence that new technology is on the way to determining, if it is within our capabilities, the presence of life on other worlds. The James Webb Space Telescope, using the NIRSpec instrument, has determined the presence of CO2 in the atmosphere of the gas giant WASP-39 b, located 700 light-years away in the constellation Virgo. It is a planet orbiting its star at one eighth of the distance between the Sun and Mercury, in a period of approximately 4 Earth days. WASP-39 b is 1.3 times larger than Jupiter, but with a mass less than that of Saturn. This makes it less dense, which makes it easier for the light from the star to pass through its atmosphere, and when these rays are captured by the James Webb instrument, it can discern the gases present in its composition. [3]

While CO2 is not exactly an indicator of the presence of life, these results do show the James Webb's ability to identify its presence in a band of the spectrum that has never before been explored by other similar instruments, which gives great confidence that it will be able to find the existence of other molecules associated with life, if present in the atmosphere of some other exoplanet. [3]

Now, although CO2 on our planet is largely associated with the respiration of living beings, it was already part of the gases of the primordial atmosphere and forms a large percentage of the atmosphere of planets such as Mars and Venus, where no evidence of life has been found; however, there are other gases whose presence in an atmosphere could be evidence of the existence of processes associated with life that generate them.

Molecular oxygen, for example, although not exclusive to planets with life, can be indicative of the presence of photosynthetic activity, and if the dynamics of gas exchange in the atmosphere could be studied, a process that is still far from being studied on exoplanets, it could be decisive to assert that life as we know it exists on another world. [4]

Something similar happens with methane and other hydrocarbons, their presence is not unequivocal proof of life, but the existence of cyclic fluxes of these gases in the atmosphere, as well as their presence combined with that of CO2 and CO, could mean the existence of biological processes that generate them. [4]

Examples of this have been given in two worlds close to us, the most recent case was Venus, a planet where, due to its extreme conditions, the existence of life forms would never be expected. Observations made by a team from Cardiff University at the James Clerk Maxwell radio telescope in Hawaii in 2020, have shown the presence of phosphine in its atmosphere, a gas that on Earth is a by-product of bacterial or industrial activity, on Venus there are traces that, although few, are enough to suggest that there is some internal process that is producing it. However, a year later, a group of researchers from Cornell University showed that the amount of phosphorus expelled by the volcanic activity of the planet, when exposed to sulfuric acid in the atmosphere, was capable of producing phosphine, in quantities consistent with those found in the previous study. [5][6]

A second case has been presented on Titan, the largest of Saturn's moons, where data released in 2010 from the Huygen probe, have shown seasonal increases and decreases in the levels of atmospheric methane, a molecule that should disintegrate upon contact with light in the upper layers of the atmosphere, there are unknown planetary processes that appear to be producing it, which may or may not be associated with life. [7]

Additionally in later years, using the ALMA radio telescope in Atacama, it has also been possible to find the presence of cyclopropenylidene in Titan's atmosphere, a complex molecule with a cyclic structure, similar to that of benzene, and which is part of the ancestor structures of DNA, making Saturn's moon one of the main candidates for finding life in the solar system. [8]

There are also gases that are more difficult to identify, but which, if present, would undoubtedly demonstrate the presence of advanced life forms, some of them products that we could associate on our planet with atmospheric pollution, such as chlorofluorocarbons, which could be associated with technologically advanced life, or other molecules that, from the perspective of thermodynamics, would be too complex not to come from processes associated with life. [4]

However, all this would be indicative of life forms, which bear similarity to those we know on Earth, but would not include, for example, different biochemicals. Moreover, our own way of defining what is or is not alive is still a matter of debate, so it could be possible that there are life forms or evidence of life, and we are not even aware of it.

While it is to be expected that, by the simple principle of mediocrity, there should be life somewhere else in the universe and it should even be common; there is the possibility, given the distances on cosmic scales, that finding these life forms is such a complex task that it becomes impossible, even with the most powerful instruments we can devise. So there is the possibility that we live in a universe full of life and we can never realize it.

Text of @amart29, Barcelona, Venezuela, September 2022

Referencias / Sources

[1] Ghosh, P., Por qué cada vez más científicos respetados defienden la búsqueda de vida extraterrestre, BBC News Mundo
[2] Hortua, E., HIPÓTESIS DE GAIA, Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”
[3] Alcalde, S., Encuentran el primer exoplaneta con CO2 en su atmósfera, National Geographics España
[4] Martínez, C., El primer paso en la detección de vida extraterrestre: conociendo otros planetas, Astrobites en español
[5] BBC News Mundo, Vida en Venus: qué es la fosfina, la sustancia tóxica y con mal olor que encontraron en las nubes del planeta, BBC News Mundo
[6] Flamarique, L., Los volcanes bastaron para producir la fosfina de Venus, La Vanguardia.
[7] Aristegui Noticias, En busca de vida en Titán, la luna de Saturno con ríos, lagos y mares | Video, Aristegui Noticias.
[8] Rodríguez, R., La NASA halla una rara molécula en Titán, la luna de Saturno: ¿una señal de vida?,