Si la vida es abundante en el universo, el metano atmosférico puede ser el primer signo de vida más allá de la Tierra detectable por los astrónomos. Aunque los procesos no biológicos pueden generar metano, un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (UC Santa Cruz) establece un conjunto de circunstancias en las que se podría presentar un caso convincente a favor de la actividad biológica como fuente de metano en la atmósfera de un planeta rocoso.
Esto es especialmente notable porque el metano es uno de los pocos signos potenciales de vida, o “biofirmas”, que podrían detectarse fácilmente con el Telescopio Espacial James Webb, que comenzará las observaciones a finales de este año.
“A menudo se habla del oxígeno como una de las mejores firmas biológicas, pero probablemente será difícil de detectar con JWST”, dijo Maggie Thompson, estudiante de posgrado en astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz y autora principal del nuevo estudio.
A pesar de algunos estudios previos sobre biofirmas de metano, no se ha realizado una evaluación actualizada y dedicada de las condiciones planetarias necesarias para que el metano sea una buena biofirma. “Queríamos proporcionar un marco para interpretar las observaciones, por lo que si vemos un planeta rocoso con metano, sabemos qué otras observaciones se necesitan para que sea una firma biológica persuasiva”, dijo Thompson.
Publicado el 28 de marzo en Proceedings of the National Academy of Sciences, el estudio examina una variedad de fuentes no biológicas de metano y evalúa su potencial para mantener una atmósfera rica en metano. Estos incluyen volcanes, reacciones en entornos tales como dorsales oceánicas, fumarolas hidrotermales y zonas de subducción tectónica; e impactos de cometas o asteroides.
El caso del metano como firma biológica se deriva de su inestabilidad en la atmósfera. Debido a que las reacciones fotoquímicas destruyen el metano atmosférico, debe reponerse constantemente para mantener niveles altos.
“Si detecta una gran cantidad de metano en un planeta rocoso, por lo general necesita una fuente masiva para explicar eso”, dijo el coautor Joshua Krissansen-Totton, miembro de Sagan en la UCSC. “Sabemos que la actividad biológica crea grandes cantidades de metano en la Tierra, y probablemente también lo hizo en la Tierra primitiva porque producir metano es algo bastante fácil de hacer metabólicamente”.
Sin embargo, las fuentes no biológicas no podrían producir tanto metano sin generar también pistas observables sobre sus orígenes. La desgasificación de los volcanes, por ejemplo, agregaría tanto metano como monóxido de carbono a la atmósfera, mientras que la actividad biológica tiende a consumir fácilmente monóxido de carbono. Los investigadores descubrieron que los procesos no biológicos no pueden producir fácilmente atmósferas planetarias habitables ricas en metano y dióxido de carbono y con poco o nada de monóxido de carbono.
El estudio enfatiza la necesidad de considerar el contexto planetario completo al evaluar posibles firmas biológicas. Los investigadores concluyeron que, para un planeta rocoso que orbita una estrella similar al Sol, es más probable que el metano atmosférico se considere un fuerte indicio de vida si la atmósfera también tiene dióxido de carbono, el metano es más abundante que el monóxido de carbono y las composiciones planetarias extremadamente ricas en agua pueden descartarse.
“Una molécula no te dará la respuesta, debes tener en cuenta el contexto completo del planeta”, dijo Thompson. “El metano es una pieza del rompecabezas, pero para determinar si hay vida en un planeta, debes considerar su geoquímica, cómo interactúa con su estrella y los muchos procesos que pueden afectar la atmósfera de un planeta en escalas de tiempo geológicas”.
El estudio considera una variedad de posibilidades de “falsos positivos” y proporciona pautas para evaluar las biofirmas de metano.
“Hay dos cosas que podrían salir mal: podría malinterpretar algo como una firma biológica y obtener un falso positivo, o podría pasar por alto algo que es una firma biológica real”, dijo Krissansen-Totton. “Con este documento, queríamos desarrollar un marco para ayudar a evitar ambos errores potenciales con el metano”.
Agregó que todavía queda mucho trabajo por hacer para comprender completamente cualquier detección futura de metano. “Este estudio se centra en los falsos positivos más obvios para el metano como firma biológica”, dijo. “Las atmósferas de los exoplanetas rocosos probablemente nos sorprenderán, y tendremos que ser cautelosos en nuestras interpretaciones. El trabajo futuro debería tratar de anticipar y cuantificar mecanismos más inusuales para la producción de metano no biológico”.
Además de Thompson y Krissansen-Totton, los coautores del artículo incluyen a Jonathan Fortney, profesor de astronomía y astrofísica en la UCSC, Myriam Telus, profesora asistente de ciencias planetarias y de la Tierra en la UCSC, y Nicholas Wogan en la Universidad de Washington, Seattle.
Fuente: Phys.org.
