Los astrónomos han detectado los signos más prometedores hasta ahora de una posible biosignatura fuera del sistema solar, aunque siguen siendo cautelosos.
Utilizando datos del telescopio espacial James Webb (JWST), los astrónomos, liderados por la Universidad de Cambridge, han detectado las huellas dactilares químicas de dimetilsulfuro (DMS) y/o disulfuro de dimetilo (DMDS), en la atmósfera de la Exoplaneta K2-18B, que orbita su estrella en la zona habitable.
En la Tierra, los DMS y los DMD solo son producidos por la vida, principalmente la vida microbiana, como el fitoplancton marino. Si bien un proceso químico desconocido puede ser la fuente de estas moléculas en la atmósfera de K2-18B, los resultados son la evidencia más fuerte de que la vida puede existir en un planeta fuera de nuestro sistema solar.
Las observaciones han alcanzado el nivel de importancia estadística ‘tres sigma’, lo que significa que existe una probabilidad de 0.3% de que ocurrieran por casualidad. Para llegar a la clasificación aceptada para el descubrimiento científico, las observaciones tendrían que cruzar el umbral de cinco sigma, lo que significa que habría menos de una probabilidad de 0.00006% de que ocurrieran por casualidad.
Los investigadores dicen que entre 16 y 24 horas de tiempo de observación de seguimiento con JWST puede ayudarlos a alcanzar la importante importancia de cinco sigma. Sus resultados se informan en Las cartas de la revista astrofísica.
Observaciones anteriores de K2-18B, que es 8.6 veces más masiva y 2.6 veces más grande que la Tierra, y se encuentra a 124 años de luz en la constelación de LEO, identificó el metano y el dióxido de carbono en su atmósfera. Esta fue la primera vez que se descubrieron moléculas a base de carbono en la atmósfera de un exoplaneto en la zona habitable. Esos resultados fueron consistentes con las predicciones para un planeta ‘Hycean’: un mundo habitable cubierto de océano debajo de una atmósfera rica en hidrógeno.
Sin embargo, otra señal más débil insinuó la posibilidad de que algo más suceda en K2-18B. «No sabíamos con certeza si la señal que vimos la última vez se debió a DMS, pero solo el indicio de esto fue lo suficientemente emocionante para que teníamos otro aspecto con JWST usando un instrumento diferente», dijo el profesor Nikku Madhusudhan del Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió la investigación.
Para determinar la composición química de las atmósferas de los planetas lejanos, los astrónomos analizan la luz de su estrella principal a medida que el planeta transmite, o pasa frente a la estrella como se ve desde la tierra. Como K2-18B transiten, JWST puede detectar una caída en el brillo estelar, y una pequeña fracción de la luz de las estrellas pasa por la atmósfera del planeta antes de llegar a la Tierra. La absorción de parte de la luz de las estrellas en la atmósfera del planeta deja huellas en el espectro estelar que los astrónomos pueden reconstruir para determinar los gases constituyentes de la atmósfera del exoplaneta.
La inferencia tentativa anterior de DMS se realizó utilizando los instrumentos NIRISS de JWST (imágenes de imágenes de infrarrojo cercano y espectrografía sin hendiduras) y NIRSPEC (espectrógrafo de infrarrojo cercano), que juntas cubren el rango de longitudes de onda de infrarrojo cercano (0.8-5 micras). La nueva observación independiente utilizó el MIRI de JWST (instrumento de infrarrojo medio) en el rango de infrarrojo medio (6-12 micras).
«Esta es una línea de evidencia independiente, que usa un instrumento diferente al antes y un rango de luz de longitud de onda diferente, donde no hay superposición con las observaciones anteriores», dijo Madhusudhan. «La señal llegó a través de fuerte y clara».
«Fue una realización increíble al ver los resultados surgir y seguir siendo consistente durante los extensos análisis independientes y pruebas de robustez», dijo el coautor Måns Holmberg, investigador del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, EE. UU.
Los DMS y las DMD son moléculas de la misma familia química, y se predice que ambas son biosignaturas. Ambas moléculas tienen características espectrales superpuestas en el rango de longitud de onda observado, aunque las observaciones adicionales ayudarán a diferenciar entre las dos moléculas.
Sin embargo, las concentraciones de DMS y DMD en la atmósfera de K2-18B son muy diferentes a las de la Tierra, donde generalmente están por debajo de una parte por billón por volumen. En K2-18B, se estima que son miles de veces más fuertes, más de diez partes por millón.
«El trabajo teórico anterior había predicho que los altos niveles de gases a base de azufre como DMS y DMD son posibles en los mundos de Hycean», dijo Madhusudhan. «Y ahora lo hemos observado, en línea con lo que se predijo. Dado todo lo que sabemos sobre este planeta, un mundo de Hycean con un océano que está lleno de vida es el escenario que mejor se ajusta a los datos que tenemos».
Madhusudhan dice que si bien los resultados son emocionantes, es vital obtener más datos antes de afirmar que la vida se ha encontrado en otro mundo. Él dice que si bien es cautelosamente optimista, podría haber procesos químicos previamente desconocidos en el trabajo en K2-18B que pueden explicar las observaciones. Trabajando con colegas, espera realizar más trabajos teóricos y experimentales para determinar si DMS y DMDS pueden producirse no biológicamente al nivel actualmente inferido.
«La inferencia de estas moléculas de biosignatura plantea preguntas profundas sobre los procesos que podrían estar produciendo», dijo el coautor Subhajit Sarkar de la Universidad de Cardiff.
«Nuestro trabajo es el punto de partida de todas las investigaciones que ahora se necesitan para confirmar y comprender las implicaciones de estos emocionantes hallazgos», dijo el coautor Savvas Constantinou, también del Instituto de Astronomía de Cambridge.
«Es importante que seamos profundamente escépticos de nuestros propios resultados, porque es solo probando y probando nuevamente que podremos llegar al punto en que estamos seguros de ellos», dijo Madhusudhan. «Así es como la ciencia tiene que funcionar».
Si bien aún no está reclamando un descubrimiento definitivo, Madhusudhan dice que con herramientas poderosas como JWST y futuros telescopios planificados, la humanidad está dando nuevos pasos para responder a las preguntas más esenciales: ¿estamos solos?
«Dentro de décadas, podemos mirar hacia atrás en este momento y reconocer que fue cuando el universo vivo entró al alcance», dijo Madhusudhan. «Este podría ser el punto de inflexión, donde de repente la pregunta fundamental de si estamos solos en el universo es una capaz de responder».
El telescopio espacial James Webb es una colaboración entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). La investigación es apoyada por una beca de investigación fronteriza de investigación e innovación del Reino Unido (Ucri).
