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Las especulaciones escritas sobre la vida más allá de los confines de la Tierra se remontan a miles de años atrás, a la época de los filósofos griegos Epicuro y Demócrito. La curiosidad no registrada sobre esta cuestión se remonta sin duda mucho más atrás todavía. Sorprendentemente, la generación actual parece estar a punto de obtener una respuesta del estudio de los exoplanetas, planetas que orbitan alrededor de otras estrellas distintas del Sol. Los primeros resultados están echando por tierra muchos de los supuestos de esta larga historia.
Hace dos meses, nuestro equipo de investigación de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Lieja (Bélgica) informó de que una estrella cercana, llamada TRAPPIST-1A, está orbitada por siete planetas de tamaño y masa similares a los de la Tierra. Los siete planetas son templados, lo que significa que, en las condiciones atmosféricas y geológicas adecuadas, podrían albergar agua líquida. Tres de los planetas muestran un potencial especial para la habitabilidad, ya que reciben de su estrella tanta energía como la Tierra del Sol.
El descubrimiento de la Tierra ha sido recibido con gran entusiasmo por los medios de comunicación.
Nuestro descubrimiento recibió una cobertura informativa extática y gratificante en todo el mundo. Sin embargo, en muchos sentidos, el sistema TRAPPIST-1 es un lugar extraño para buscar vida. La estrella central tiene sólo 1/12 de la masa del Sol y apenas es mayor que el planeta Júpiter. Emite sólo un 0,05% más de luz que el Sol. TRAPPIST-1A pertenece a una clase que denominamos enanas ultrafrías, las estrellas más pequeñas que existen.
La búsqueda de planetas habitables alrededor de enanas ultrafrías se ha considerado durante mucho tiempo una pérdida de tiempo. Incluso cuando los astrónomos descubrieron que los sistemas exoplanetarios son, en general, diferentes del sistema solar, persistieron viejas actitudes. La Tierra y el Sol parecen tan normales y hospitalarios a nuestros ojos que quedamos cegados por sus atributos. Por ello, los grandes programas se dirigen a encontrar un gemelo de la Tierra: un planeta de la masa y el tamaño del nuestro, que orbite alrededor de una estrella igual que el Sol, a la misma distancia Tierra-Sol. La detección de un mundo así sigue estando a décadas de distancia.
En el esfuerzo por responder a la pregunta “¿Existe vida en otros lugares?”, centrarse en los gemelos terrestres se percibe como un camino seguro, ya que podemos esperar que condiciones similares conduzcan a resultados similares (al menos parte del tiempo). Sin embargo, argumentamos que éste es un objetivo demasiado conservador, teniendo en cuenta el enorme número y diversidad de planetas disponibles. Ése es parte del mensaje de TRAPPIST-1. La investigación debe consistir en encontrar lo que aún no sabemos. Identificar un gemelo terrestre portador de vida sería un éxito científico rotundo, pero enseñaría poco sobre la aparición general de la biología en el Universo.
Nuestra ambición es más ambiciosa.
Nuestra ambición es más amplia. En su lugar, buscamos una respuesta a “¿Con qué frecuencia se encuentra vida en otros lugares?”. Este simple cambio de palabras significa que también deberíamos investigar los sistemas planetarios distintos al sistema solar. Sería decepcionante y sorprendente que la Tierra fuera el único modelo de habitabilidad del Universo. Las estrellas similares al Sol representan sólo el 15% de todas las estrellas de la Vía Láctea. Más de la mitad de ellas, a su vez, existen en sistemas estelares binarios que también se han descartado por ser demasiado diferentes de las condiciones presentes en el sistema solar. Por tanto, la búsqueda de gemelos de la Tierra abarca una fracción casi insignificante de todos los resultados de la naturaleza.
Ona vez que reajustamos el objetivo para medir la frecuencia total de la biología, las enanas ultrafrías se convierten en un objetivo obvio. La mitad de las estrellas de la Vía Láctea tienen masas inferiores a una cuarta parte de la del Sol. Nuestros resultados preliminares sugieren que los mundos rocosos son comunes en órbita alrededor de estrellas de baja masa, incluido el sistema de enanas ultrafrías, posiblemente más que en órbita alrededor de estrellas similares al Sol. Las enanas ultrafrías también abren una vía mucho más fácil para detectar y estudiar planetas templados, similares a la Tierra.
Las ventajas científicas de las enanas ultrafrías proceden de sus propiedades estelares, de cómo identificamos los exoplanetas y de cómo esperamos investigar sus atmósferas. Los planetas TRAPPIST-1 se encontraron cuando pasaban por delante de su estrella, sucesos conocidos como tránsitos. Cuando el planeta transita, proyecta una sombra cuya profundidad nos indica qué parte de la superficie estelar está siendo ocultada por el planeta; cuanto mayor es el planeta, más profunda es la sombra. Dado que las enanas ultrafrías son tan pequeñas, el tránsito de un planeta del tamaño de la Tierra frente a TRAPPIST-1A es aproximadamente 80 veces más prominente que un tránsito equivalente frente a una estrella mucho mayor, similar al Sol.
Durante un tránsito, los gases de la atmósfera del planeta modifican el aspecto de la luz estelar que lo atraviesa. Alrededor de las enanas ultrafrías, la firma atmosférica se multiplica por un factor de 80 aproximadamente. La composición atmosférica de los planetas TRAPPIST-1 podrá detectarse con las instalaciones actuales y futuras, como el telescopio espacial James Webb, que se lanzará en 2018, a diferencia de las décadas de desarrollo tecnológico necesarias para estudiar un gemelo de la Tierra. Extraer una señal atmosférica fiable requiere observar docenas de tránsitos. También en este caso, sistemas como TRAPPIST-1 presentan enormes ventajas. Alrededor de pequeñas enanas ultrafrías, los tránsitos de planetas templados se producen una vez cada pocos días o cada dos semanas, en lugar de una vez al año para un planeta exactamente igual que la Tierra.
Los astrónomos, entre los que nos incluimos, ya han empezado a investigar las composiciones de los planetas gigantes alrededor de otras estrellas, detectando moléculas como agua, monóxido de carbono, metano y cianuro de hidrógeno. Con el descubrimiento del sistema TRAPPIST-1, podemos ampliar esas exploraciones a planetas del tamaño de la Tierra. Nuestros primeros esfuerzos consistirán en caracterizar el contenido de gases de efecto invernadero de la atmósfera y evaluar si las condiciones de la superficie son propicias para el agua líquida. A continuación, buscaremos indicios de gases producidos biológicamente, análogos a las formas en que los organismos vivos han transformado la composición de la atmósfera terrestre.
Por último, buscaremos indicios de gases producidos biológicamente.
Afirmar que se ha descubierto vida será difícil. No podemos confiar en la detección de un único gas, sino que tendremos que detectar varios y medir sus abundancias relativas. Además, tendremos que ser extremadamente cautelosos con los falsos positivos. Por ejemplo, las llamaradas estelares repetidas podrían acumular oxígeno en una atmósfera sin que hubiera vida. La riqueza del sistema TRAPPIST-1 es una baza importante, porque podemos comparar sus planetas entre sí. Los siete planetas se originaron a partir de la misma química nebular; comparten una historia similar de recepción de llamaradas e impactos meteoríticos. La eliminación de los falsos positivos será mucho más fácil aquí que en los sistemas planetarios que sólo contienen uno o dos mundos templados, potencialmente similares a la Tierra.
Más importante aún, TRAPPIST-1 no es un descubrimiento aislado. Las estrellas enanas ultrafrías son tan comunes que podría haber otros numerosos sistemas similares cerca de nosotros en la galaxia. La instalación TRAPPIST (Pequeños Telescopios de Planetas y Planetesimales en Tránsito) que utilizamos para encontrar los planetas de TRAPPIST-1 era sólo el prototipo de un estudio planetario más ambicioso llamado SPECULOOS (Búsqueda de planetas habitables que eclipsan estrellas ultrafrías), que ya ha comenzado a funcionar. Esperamos encontrar muchos más planetas rocosos del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas enanas en los próximos cinco años. Con esta muestra en la mano, exploraremos los numerosos climas de tales mundos. El sistema solar contiene dos: Venus y la Tierra. ¿Cuántos tipos de entornos diferentes descubriremos?
Utilizando SPECULOOS, también empezaremos a abordar las muchas objeciones que los científicos han planteado sobre la habitabilidad de planetas alrededor de enanas ultrafrías. Uno de los argumentos es que dichos planetas estarán bloqueados marealmente, lo que significa que tienen lados diurnos y nocturnos permanentes. Los planetas que orbitan muy cerca de estrellas pequeñas podrían excitar sus órbitas mutuamente, provocando grandes inestabilidades. Las estrellas enanas ultrafrías estallan con frecuencia, emitiendo rayos ultravioleta y X que podrían vaporizar los océanos de un planeta en el espacio.
Lejos de frenarnos, esos argumentos nos motivaron. Ahora podemos evaluar las condiciones reales y explorar contraargumentos de que los planetas del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas como TRAPPIST-1A podrían ser, de hecho, hospitalarios para la vida. Los océanos y las atmósferas espesas podrían mitigar el contraste de temperatura entre los lados diurno y nocturno. La interacción de las mareas entre planetas en órbita cercana podría proporcionar energía para la biología. Algunos modelos sugieren que los planetas que se forman alrededor de enanas ultrafrías comienzan con mucha más agua que la que tiene la Tierra. La radiación ultravioleta podría ayudar a producir compuestos biológicamente relevantes… Somos optimistas.
Independientemente de lo que descubramos estudiando los planetas que orbitan alrededor de enanas ultrafrías, no podemos perder. Sólo podemos aprender. Si conseguimos identificar la presencia de vida en un planeta similar a los del sistema TRAPPIST-1, entonces podremos empezar a medir la frecuencia con la que surge la biología en el universo. ¡Podríamos tener los primeros indicios de biología extraterrestre en una década! Si descubrimos que ninguno de esos mundos es habitable, o que son habitables pero estériles, aprenderíamos que la vida es rara y preciosa. Reivindicará el enfoque Tierra-gemelo sin retrasarlo.
En cualquiera de los dos casos, definiremos el contexto de nuestra existencia: como uno entre muchos, o como un caso atípico aislado. Ambas posibilidades son humillantes. Ambas son emocionantes.
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Es becario del Instituto Kavli sobre exoplanetas en la Universidad de Cambridge. Sus investigaciones se centran en planetas distintos de los del sistema solar. Su trabajo se ha publicado en múltiples revistas científicas, entre ellas Nature.
is a FNRS researcher at the University of Liège, Belgium. He leads the TRAPPIST and SPECULOOS surveys for rocky exoplanets. His work has been published in multiple scientific journals, including Nature. He was recently named one of Time Magazine’s 100 Most Influential People of 2017.
