Con el aumento del número de exoplanetas confirmados en la Vía Láctea, tendremos que ser más selectivos con los objetivos que seleccionamos para buscar señales de vida.
Un equipo de astrónomos dirigido por Anna Shapiro del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania ha reducido las opciones.
Según un nuevo análisis, es más probable que los exoplanetas similares a la Tierra que orbitan estrellas similares al Sol con un contenido de metal relativamente bajo estén protegidos de la dañina radiación ultravioleta que podría obstaculizar la vida al exponerla a la amenaza del daño genómico.
Esto puede parecer contrario a la intuición ya que las estrellas con un menor contenido de metales emiten más luz ultravioleta. Pero el trabajo del equipo muestra que un planeta con una atmósfera rica en oxígeno tiene una capa de ozono más gruesa, lo que le da a un mundo que orbita una estrella pobre en metales más protección que uno con un anfitrión rico en metales.
“Nuestros hallazgos,” escriben en su papel“implican que los planetas albergados por estrellas con baja metalicidad son los mejores objetivos para buscar vida compleja en la tierra”.
No todas las estrellas son iguales. Pueden ser pequeños, fríos y tenues, o grandes, calientes y ardientes. Y aunque tienen algunos elementos básicos en común, su composición química puede variar mucho.
Eso es porque, muy temprano en la historia del Universo, no había elementos pesados. Hidrógeno y helio eran prácticamente todo lo que había; de estos elementos nacieron las primeras estrellas, sus corazones eran motores gigantes que rompían átomos para crear átomos más grandes y pesados.
Cuando estas estrellas murieron, el proceso violento creó elementos aún más pesados y los arrojó y sembró en el espacio para ser absorbidos en nuevas estrellas nacidas de nubes de polvo y gas interestelar.
Estos elementos cambian la salida de radiación de la estrella. Las estrellas con una mayor proporción de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, o de mayor metalicidad, emiten menos radiación ultravioleta que las estrellas compuestas de material más ligero. Y sabemos, por vivir nuestras vidas aquí en la Tierra, que la radiación ultravioleta puede dañar los delicados organismos terrestres, causando varios tipos de daños en el ADN
No se había explorado el papel de la radiación ultravioleta en la habitabilidad potencial de los mundos extraterrestres, por lo que Shapiro y sus colegas investigaron utilizando la Tierra como modelo.
Una civilización alienígena que observe el Sistema Solar desde una gran distancia podría considerar la Tierra inhóspita para la vida. A nuestra distancia actual del Sol, los niveles de irradiación de las bandas de longitud de onda UV-C y UV-B están, dicen los investigadores, “muy por encima del nivel máximo tolerable para la vida terrestre”.
Pero nuestra atmósfera bloquea la mayor parte: oxígeno u O2en la atmósfera superior absorbe la mayor parte de los rayos UV-C, y la capa de ozono u O3en la atmósfera media absorbe los rayos UV-B.
La radiación ultravioleta está involucrada en la creación y destrucción del ozono. Las longitudes de onda por debajo de 240 nanómetros se separan O2 moléculas; Los átomos de O que flotan libremente pueden colisionar y unirse a O2 moléculas para formar O3. Sin embargo, las longitudes de onda más largas rompen el O3 a través de fotodisociación. Los átomos de O resultantes pueden luego recombinarse en O2.
Varios factores influyen en la salida UV de una estrella, incluida su metalicidad y temperatura. Shapiro y su equipo modelaron mundos similares a la Tierra que orbitan estrellas similares al Sol, ajustando los parámetros que influirían en la radiación ultravioleta para ver qué efecto tendría en el exoplaneta en órbita.
Descubrieron que la metalicidad era más importante que la temperatura para influir en la habitabilidad del exoplaneta, pero de una manera totalmente opuesta a lo que se podría suponer. Las estrellas de menor metalicidad, con más radiación ultravioleta, tenían más probabilidades de tener mundos habitables.
Esto se debe a que la forma en que la radiación UV interactuó con el oxígeno en la atmósfera creó un mejor escudo, lo que resultó en que menos radiación llegara a la superficie del exoplaneta.
“Paradójicamente, mientras que las estrellas con mayor metalicidad, que han aparecido más tarde en la historia del Universo, emiten menos radiación UV, en atmósferas planetarias oxigenadas el espectro radiativo estelar asociado permite menos O3 formación, que mejora la penetración de los rayos UV, lo que hace que las condiciones en los planetas que orbitan estas estrellas sean menos amigables para la biosfera en la tierra”, los investigadores escriben.
“Por lo tanto, encontramos que la superficie de los planetas que orbitan estrellas ricas en metales está expuesta a una radiación ultravioleta más intensa que la superficie de los planetas que orbitan estrellas pobres en metales. Por lo tanto, los planetas en las zonas habitables de estrellas con baja metalicidad son los mejores objetivos para buscar”. vida compleja en la tierra”.
Todavía no es suficiente poder descartar estrellas de mayor metalicidad. Pero el análisis y la caracterización de las atmósferas de exoplanetas con instrumentos como el Telescopio Espacial James Webb ayudará a los científicos a determinar si sus hallazgos van por el camino correcto, acercándonos un paso más a encontrar signos de vida en un mundo alienígena.
La investigación ha sido publicada en Comunicaciones de la naturaleza.