Condiciones iniciales para el desarrollo de una química prebiótica y una atmósfera (Astrobiología VIII)

David ByN

Las estrellas de tipo solar de y masa menor, durante los primeros millones de años, tiene discos de material circunestelar que pueden dar lugar a la formación de planetas que orbiten entorno al objeto central. Además, durante esta primera etapa, una estrella es muy activa, y presenta emisiones de material con gran frecuencia, que afectan a la región más interna del disco, que es justamente donde se encuentra la zona de habitabilidad, de la que ya hemos hablado en alguna que otra ocasión. Es la región de sistema planetario en cuestión en la que, de existir un planeta, de darían las condiciones adecuadas para la aparición de vida (esta condición no es suficiente). En el Sistema Solar, esta zona incluye a los planetas Venus, la Tierra y Marte.

La mayor parte de la radiación que emite una estrella de tipo solar proviene de su fotosfera y se localiza en el rango óptico del espectro electromagnético (el visible, entre 4000 y 9000 angstrom, aproximadamente). Sin embargo, existe radiación más energética (ultravioleta extrema, rayos X) que afecta de manera esencial a múltiples procesos atmosféricos (y biológicos) y que es diferente de una estrella a otra. En la gráfica se comparan los espectros de varias estrellas de tipo solar pero de edades muy distintas. Cuanto más jóvenes, más intensa es la radiación energética en promedio.

La altísima actividad de las estrellas jóvenes impide, en principio, que haya vida en los sistemas protoplanetarios, ya que aquélla actuaría como esterilizador. Es necesario que pasen varias decenas o centenares de millones de años antes de que la actividad estelar decrezca de manera sensible y permita la aparición de vida (si es que realmente aparece).

Comparación de los espectros de muy baja resolución de los tres grandes planetas telúricos del Sistema Solar: la Tierra (en azul), Venus (naranja) y Marte (rojo), cubriendo el rango desde el visible hasta el infrarrojo térmico. Entre las características más reseñables, está la presencia de ozono (O3) en nuestro planeta, que nos protege de la radiación ultravioleta que proviene del Sol. (crédito G. Tinetti).

En el Sistema Solar se pueden diferenciar cuatro hábitats que pudieran contener agua líquida, que parece ser una condición sine qua non para la aparición de actividad biológica. Los dos primeros casos tienen como exponentes a la Tierra y Marte (y tal vez Venus), en donde existe o ha existido agua en la superficie. El tercer tipo de hábitat, representado por Europa. Correspondería a un océano debajo de la superficie del planeta (o del satélite) que estaría en interacción con una manto formado por silicatos. Finalmente, Ganímedes podría ser el mejor ejemplo del cuarto tipo, en el cual el océano liquido estaría delimitado pon sendas capas de hielo en las fronteras superior e inferior. Las analogías, siempre peligrosas, indicarían que solo en los dos primeros casos existe una probabilidad significativa de encontrar vida.

Espectro infrarrojo cercano del exoplaneta HD189733b, tomado con el telescopio espacial HST y su instrumento NICMOS. En la figura se identifican varios moléculas sencillas. Crédito M. Swain y NASA/ESA.

Desde el punto de vista bioquímico, por analogía con la Tierra, es necesaria la presencia de varios elementos químicos esenciales para la vida: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre, y trazas de hierro y magnesio. Por lo que sabemos del Sistema Solar, su accesibilidad debería ser relativamente sencilla en planetas rocosos y satélites de gigantes gaseosos, entre otros ambientes. De hecho, se ha encontrado compuestos prebióticos esenciales tales como agua, monóxido y bióxido de carbono (CO y CO2), fomaldeído (H2CO), nitrógeno molecular (N2), cianuro de hidrógeno (ácido cianhídrico, HCN), sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico, H2S) y metano (CH4) en cometas (en las comas). En los escasos casos en los que han podido ser observados, se han detectado varios compuestos simples: agua y amoniaco, y nieblas de monóxido y dióxido de carbono. Por tanto, es más que probable que los bloques iniciales para el inicio de actividad biológica estén disponible por doquier. Si la vida aparece y es capaz de mantenerse, es un problema distinto.

ENLACES:

• The Extrasolar Planets Encyclopaedia
• NASA. Astrobiology
• NASA Astrobiology Institute (NAI)
• Centro de Astrobiología (CAB)
• ESA. Noticias
• ESA. Space science
• Astrobiology magazine
• LAEFF. Estrellas, Enanas Marrones, Sistemas Planetarios y Exoplanetas
• LAEFF. Exoplanetas
• CBE. Sistemas planetarios (todas las entradas relativas)
• CBE. Entradas relativas al Sistema Solar
• CBE. ¿Qué es un planeta?…
• CBE. El pasado del Sol: los análogos solares
• CBE. El efecto de la actividad estelar en los sistemas planetarios incipientes
• CBE. Estrellas y planetas: una breve introducción
• CBE. ¿Se puede detectar agua en los exoplanetas?
• CBE. La confirmación de la la primera super-Tierra fuera del Sistema Solar
• CBE. El planeta de la estrella Beta Pictoris
• CBE. El planeta de la estrella Fomalhaut
• CBE. Primera imagen directa de un sistema planetario orbitando una estrella
• La Galaxia, las nubes moleculares y la formación estelar (Astrobiología I)
• Cómo se forma un sistema planetario a partir de un disco circunestelar (Astrobiología II)
• Los ocho planetas del Sistema Solar (Astrobiología III)
• Asteroides (y cometas) como remanentes de la formación del Sistema Solar (Astrobiología IV)
• Evolución inicial del planeta Tierra (Astrobiología V)
• Tipos de planetas: zoología exoplanetaria (Astrobiología VI)
• Planetas habitables: la zona de habitabilidad (Astrobiología VII)