Presencia de óxido nitroso podría delatar vida en otros mundos

Óxido nitroso podría ser una señal de vida en planetas

En la búsqueda de rastros de vida en las atmósferas extraterrestres, la atención se centra a menudo en las bioseñales que nos son familiares, como el oxígeno y el metano. Pero el óxido nitroso también puede indicar la presencia de vida extraterrestre, sugieren ahora los investigadores.

¿Estamos solos? Es una pregunta que ha perseguido a la humanidad durante siglos. Y por fin tenemos los medios para dar una respuesta a esa pregunta apremiante. Por ejemplo, un vehículo circula actualmente por Marte en busca de rastros de marcianos (del pasado), y también está previsto enviar una sonda a la luna Europa de Júpiter para averiguar si puede albergar vida. Enviar un robot a otros mundos para buscar rastros de vida es un buen enfoque para mundos relativamente cercanos que forman parte de nuestro propio sistema solar, pero se presta menos a la búsqueda de vida extraterrestre en exoplanetas: planetas que están fuera de nuestro sistema solar. Simplemente, porque incluso el viaje al exoplaneta más cercano (Próxima b) llevaría décadas. Pero los investigadores han ideado una solución para ello. En lugar de visitar estos mundos lejanos y buscar rastros de vida in situ, quieren empezar a “leer” sus atmósferas a distancia. Todo lo que necesitas para ello es un telescopio superpotente. Y recientemente hemos conseguido uno: el telescopio espacial James Webb. Con este telescopio, los investigadores pueden determinar la composición de las atmósferas extraterrestres y comprobar si esas atmósferas albergan elementos que sugieren la presencia de vida. Estos elementos también se conocen como biofirmas. Ejemplos bien conocidos son el oxígeno y el metano (ver cuadro). Pero si está en manos de los investigadores, miraremos más allá de esas dos opciones populares y James Webb también abrirá la caza de… óxido nitroso, o N₂O.

La atmósfera terrestre actual es rica en oxígeno. Pero no siempre ha sido así; cuando la Tierra se estaba formando, no albergaba oxígeno ni en la atmósfera ni en los océanos. Sin embargo, esto empezó a cambiar hace unos 2400 millones de años, cuando las bacterias empezaron a producir cada vez más oxígeno mediante la fotosíntesis. Las mayores concentraciones de oxígeno permitieron la evolución de formas de vida superiores, algunas de las cuales también empezaron a producir oxígeno de nuevo, por lo que la concentración de oxígeno aumentó gradualmente hasta su nivel actual. Así, la alta concentración de oxígeno en la atmósfera terrestre es una consecuencia directa de la presencia de vida. Pero la presencia de oxígeno también hace que la presencia de metano en esa misma atmósfera terrestre sea algo desconcertante. Porque el oxígeno y el metano reaccionan muy rápidamente entre sí, creando dióxido de carbono y agua. En ese sentido, entonces (especialmente en vista de la alta concentración de oxígeno) no se esperaría que la atmósfera de la Tierra albergara metano libre. Por lo tanto, el hecho de que lo haga indica que se está generando constantemente nuevo metano. Ahora bien, el metano puede formarse de dos maneras: por procesos geológicos y por la vida. Y el mismo hecho de que coexista con el oxígeno en la atmósfera terrestre apunta a esto último. En consecuencia, cuando los extraterrestres observan nuestro planeta desde la distancia, podrían deducir, tentativamente, por la presencia de oxígeno y metano en la atmósfera terrestre, que nuestro planeta probablemente alberga vida. Y de forma similar, examinando la atmósfera de otros planetas, podemos averiguar si podrían albergar vida.

“Se piensa mucho en el oxígeno y el metano como bioseñales”, afirma el investigador Eddie Schwieterman. “Muchos menos investigadores han considerado seriamente el óxido nitroso como una bioseñal. Y creemos que eso es injustificado”.

El óxido nitroso es escaso aquí

El hecho de que el óxido nitroso se haya descartado en cierto modo como bioseñal se debe a que la atmósfera de la Tierra (el único planeta del que podemos decir con certeza que alberga vida) no es rica en óxido nitroso. Sin embargo, según Schwieterman y sus colegas, es posible que esto haya sido diferente en el pasado. “La cantidad de N₂O en nuestra atmósfera viene dictada por la extensión de las fuentes de óxido nitroso y el ritmo de descomposición de ese óxido nitroso, principalmente por la radiación UV”, explica Schwieterman. “La mayor parte de la producción (no industrial) de óxido nitroso en la Tierra procede de formas de vida. Los organismos pueden convertir ciertas formas de nitrógeno en óxido nitroso para obtener energía celular. Sin embargo, el ciclo del nitrógeno tiene un siguiente y último paso, en el que ese óxido nitroso se convierte en nitrógeno molecular (N₂), pero ese paso es relativamente difícil y requiere la presencia de una enzima especial llamada óxido nitroso reductasa. La eficacia de esta enzima depende de factores ambientales, especialmente de la presencia de cobre, que la enzima requiere. En la Tierra actual, el ciclo del nitrógeno es bastante eficiente y la mayor parte del óxido nitroso biológico acaba convirtiéndose en N₂, aunque parte del óxido nitroso también se filtra a la atmósfera.” Pero en el pasado, las cosas podrían haber sido muy diferentes. “En el Proterozoico, hace entre 2500 y 500 millones de años, las grandes cantidades de azufre y las bajas cantidades de oxígeno en el océano pueden haber limitado gravemente la cantidad de cobre, haciendo que se filtren a la atmósfera cantidades mucho mayores de óxido nitroso. Ahora podemos imaginar que se den condiciones similares hoy en día en un exoplaneta o en un ciclo del nitrógeno que aún no haya evolucionado hasta el punto de que la enzima necesaria para ese paso final (N₂O a N₂) esté disponible.”

Metano y óxido nitroso

Por ello, Schwieterman y sus colegas opinan que no hay que apresurarse a descartar el óxido nitroso (a pesar de su relativa escasez en la atmósfera terrestre) como bioseñal. Sobre todo porque el óxido nitroso es un poco más fácil de detectar en las atmósferas extraterrestres con nuestras herramientas actuales que el oxígeno. “James Webb, por ejemplo, no es lo suficientemente sensible para medir concentraciones de oxígeno como las que encontramos hoy en día en la atmósfera terrestre, en las atmósferas extraterrestres”, dijo Schwieterman. “Pero el telescopio podría, por ejemplo, detectar metano en la atmósfera de los planetas rocosos del sistema TRAPPIST-1. Y nuestros resultados sugieren que James Webb también podría ver óxido nitroso. La detección tanto de metano como de óxido nitroso en la atmósfera de dicho planeta sería una bioseñal tan convincente como la detección de metano y oxígeno”.

O mejor aún: metano, óxido nitroso y oxígeno

Pero incluso en el futuro, cuando lleguen observatorios aún más potentes que también puedan detectar concentraciones de oxígeno similares a las de la Tierra, será importante mirar más allá del oxígeno y el metano solamente, subraya Schwieterman. “Cuantas más bioseñales potenciales podamos detectar, más seguros estaremos también en nuestra evaluación final de la habitabilidad del planeta de que realmente alberga vida. En el futuro, si encontramos tanto oxígeno como metano y óxido nitroso en una atmósfera, ya podríamos eliminar así bastantes dudas que pudieran existir sobre la presencia de vida en ese planeta.”

¿Abiótico o biótico?

Además, no debemos olvidar que el metano y el oxígeno (especialmente cuando uno se produce en una atmósfera sin el otro) también tienen sus carencias como bioseñales. Por ejemplo, son concebibles escenarios en los que pueden acumularse incluso en ausencia de vida en una atmósfera. “Por ejemplo, sabemos que hay metano en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, y muchos científicos ya han esbozado escenarios en los que el oxígeno abiótico (u oxígeno no producido por la vida, ed.) puede acumularse en las atmósferas de los exoplanetas, aunque en ausencia de metano. Además, en la atmósfera marciana también se pueden encontrar pequeñas cantidades de oxígeno abiótico y ozono”. En resumen: el oxígeno y el metano, al menos por sí solos, no son pruebas sólidas de que un planeta albergue vida. El óxido nitroso es un poco más convincente en ese sentido. “Aunque se conocen pequeñas fuentes abióticas de óxido nitroso, como los relámpagos, por ejemplo, aún no conocemos ningún proceso abiótico que pueda generar óxido nitroso hasta una concentración que podamos detectar en una atmósfera planetaria”.

Después de años de esperar la llegada de James Webb, el telescopio está realmente activo desde hace unos meses. Por lo tanto, es solo cuestión de tiempo que vuelva sus ojos a las atmósferas extraterrestres y busque realmente las bioseñales, como el metano y (después de este estudio) quizás el óxido nitroso. Sin embargo, no parece probable que podamos concluir a partir de los datos recogidos por el telescopio que un planeta alberga vida, subraya Schwieterman. “En el mejor de los casos, podríamos encontrar un fuerte indicio de que hay vida en un planeta”. Pero incluso eso ya sería un cambio de juego. Hay muchos buenos candidatos en esa búsqueda de pistas sólidas sobre la vida, pero para Schwieterman, unos pocos destacan. “Hay dos sistemas prometedores que albergan planetas rocosos que serán caracterizados por James Webb: TRAPPIST-1 y SPECULOOS-2. Las estrellas progenitoras en ambos casos son pequeñas y débiles estrellas enanas rojas que sabemos que son muy activas. Es posible que su actividad les haya hecho erosionar las atmósferas de sus planetas. Pero si no es así, hay algunos mundos en estos sistemas (como TRAPPIST-1e) que están a la distancia adecuada de la estrella madre para albergar agua líquida y quizás vida en su superficie. Si esos planetas tienen una biosfera robusta, James Webb podría encontrar gases como el metano y el óxido nitroso en grandes cantidades. Son muchos “si”, pero podemos seguir esperando tener suerte”.

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