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Un equipo de astrónomos ha detectado lo que llaman los signos más prometedores hasta la fecha de una posible biosignatura, o signos de vida pasada o presente vinculadas a la actividad biológica, en un exoplaneta llamado K2-18B. Pero los autores del estudio y otros expertos siguen siendo cautelosos y no han declarado un descubrimiento definitivo de la vida más allá de nuestro planeta.
Utilizando el telescopio espacial James Webb, el equipo detectó huellas digitales químicas dentro de la atmósfera de K2-18B que sugieren la presencia de dimetil sulfuro o DMS, y potencialmente disulfuro de dimetilo o DMDS. En la Tierra, ambas moléculas solo son producidas por la vida microbiana, típicamente fitoplancton marina.
Un estudio que detalla los hallazgos se publicó el jueves en Las cartas de la revista astrofísica.
K2-18B, ubicado a 124 años luz de la Tierra, podría ser un mundo hyceo: un planeta potencialmente habitable cubierto de agua líquida con una atmósfera rica en hidrógeno, dijo el autor de estudio principal Nikku Madhusudhan, profesor de astrofísica y ciencias exoplanetarias en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge.
Madhusudhan y sus colegas Primero teorizó el concepto de mundos hycean en 2021 después de determinar allí pueden ser océanos de agua líquida en K2-18B.
El planeta se encuentra dentro de la zona habitable de su estrella, lo que significa que el mundo está a la temperatura y la distancia correctas de la estrella para albergar agua líquida en su superficie.
«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 en un comunicado. «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 adapta a los datos que tenemos».
Detecciones de telescopio webb
Es posible que las moléculas fueran producidas por otro proceso químico desconocido en el planeta que no requiere vida.
Los últimos hallazgos se basan en investigación previa Por el mismo grupo de astrónomos, que también detectaron dióxido de carbono y metano dentro de la atmósfera del planeta utilizando el imágenes de imágenes de infrarrojo cercano de Webb y un espectrógrafo sin hendiduras e instrumentos de espectrógrafos de infrarrojo cercano. El equipo hizo la nueva detección utilizando el instrumento de infrarrojo medio de Webb.
«Esta es una línea de evidencia independiente, utilizando 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».
Datos anteriores de K2-18B, obtenidos con el imágenes de imágenes de infrarrojo cercano de Webb y el espectrógrafo sin hendidura y el espectrógrafo de infrarrojo cercano, muestra una abundancia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta, así como una posible detección de una molécula llamada dimetilo sulfuro. – NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (Stsci), Joseph Olmsted (Stsci)
Pero Madhusudhan y sus coautores reconocen que se necesitan más datos antes de reclamar evidencia directa de la vida en otro mundo. El equipo cree que entre 16 y 24 horas de seguimiento con Webb lo harán posible.
«Es importante que seamos profundamente (escépticos) de nuestros propios resultados, porque solo es 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».
Sin embargo, otros expertos creen que, si bien los resultados prometen la emoción, confirmar la existencia de la vida más allá de la Tierra, e incluso decidir qué tipo de Exoplanet K2-18B es tomar mucho más tiempo y datos.
La astrofísica Sara Seager, profesora de física, ciencia planetaria, aeronáutica y astronáutica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, dijo que los equipos independientes tienen interpretaciones completamente diferentes del planeta en sí. Seager no participó en la nueva investigación.
«Algunos proponen un mundo hycean, otros sugieren un océano de magma caliente, un planeta con roca fundida debajo de una atmósfera rica en hidrógeno, que es tan inhóspito como se ve, y otros lo ven como un mini neptuno», dijo Seager, refiriéndose a mundos que son más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno. Como referencia, K2-18B es 8.6 veces más masivo y 2.6 veces más grande que la Tierra.
Seager cree que este hallazgo, que sugiere un candidato para una biosignatura, «permanecerá en la categoría de candidato indefinidamente».
«Durante casi 100 años, los astrónomos han luchado con la idea de que ciertos gases en la atmósfera de un planeta» no pertenecen «, que son tan reactivos que no deberían existir sin ser reponidos continuamente, posiblemente por la vida», dijo Seager por correo electrónico. “Esta idea se remonta a James Jeans en 1930, quien identificó por primera vez el oxígeno molecular en la atmósfera de la Tierra como signo de la viday usó una lógica similar para colocar límites en el oxígeno en la atmósfera de Venus. Ahora, con miles de exoplanetas a la vista, la tentación de interpretar demasiado es fuerte, y algunos están saltando el arma. Cuando se trata de K2-18 B, el entusiasmo está superando la evidencia «.
Una pista ‘emocionante’
Cuando Madhusudhan y su equipo observaron previamente K2-18B, detectaron una señal débil que podría ajustarse a la hipótesis de que el planeta es un mundo de Hycean.
«No sabíamos con certeza si la señal que vimos la última vez se debió a DMS, pero solo el indicio fue lo suficientemente emocionante como para que teníamos otro aspecto con JWST usando un instrumento diferente», dijo.
Webb tiene la capacidad de observación de mirar a través de la atmósfera de exoplanetas o planetas más allá de nuestro sistema solar. A medida que los exoplanetas pasan frente a su estrella anfitriona, desde la perspectiva de la tierra, la luz se mueve a través de sus atmósferas, lo que permite a Webb detectar las firmas químicas de los gases dentro de ellos.
Tanto el dimetilsulfuro como el disulfuro de dimetilo, que son parte del mismo grupo químico, tienen características superpuestas, por lo que los resultados no pueden diferenciar definitivamente entre las dos moléculas, pero las observaciones futuras podrían, dijeron los autores del estudio.
En la Tierra, las concentraciones de dimetil sulfuro y disulfuro de dimetilo están típicamente por debajo de una parte por mil millones en volumen. Sin embargo, el equipo estima que la presencia de estas moléculas es miles de veces más fuerte en K2-18B.
«La inferencia de estas moléculas de biosignatura plantea preguntas profundas sobre los procesos que podrían estar produciendo», dijo el coautor del estudio Subhajit Sarkar, profesor del grupo de astronomía en la Universidad de Cardiff en Gales, en un comunicado.
Eddie Schwieterman, profesor asistente de astrobiología en la Universidad de California, Riverside, es «algo escéptico pero muy intrigado y entusiasmado con lo que sigue». Schwieterman, quien estudió K2-18B en el pasado, no participó en la nueva investigación.
La investigación de su grupo encontró que para mantener la abundancia de dimetil sulfuro en la atmósfera de K2-18B, «se requiere una tasa de producción de aproximadamente 20 veces la producción de DMS de la Tierra».
«Esta es una barra alta, pero plausible considerar que las áreas locales en los océanos de la Tierra son mucho más productivas que el promedio global», dijo. «Este umbral también plantea un obstáculo para atribuir potenciales DMS a fuentes abióticas (no biológicas), ya que esas fuentes abióticas tendrían que ser mucho más grandes que cualquiera de los conocidos».
Pero Schwieterman dijo que primero, los científicos deben confirmar que el dimetil sulfuro está realmente presente en la atmósfera de K2-18B, lo que requerirá la validación de múltiples grupos independientes que estudian los mismos datos y los analizan para la firma química de las moléculas. Madhusudhan dijo que los datos que analizó el equipo de estudio se publicarán la próxima semana, por lo que otros astrónomos pueden hacer exactamente eso.
A continuación, Schwieterman quiere ver observaciones adicionales de Webb con un mayor nivel de importancia estadística para ver si se mantiene la interpretación del dimetilsulfuro presente. La búsqueda de las firmas de estas moléculas en atmósferas de otros planetas de tamaño similar dentro de las zonas habitables de sus estrellas también ayudaría, aunque es un proceso que llevará años.
«Tengo al (menos) una razón para ser escéptico, que es que anticiparía la presencia de etano (C2H6) para acompañar a DMS/DMD si esos gases estuvieran presentes», dijo. «Esto se debe a que los rayos UV de la estrella interrumpirían los DMS/DMD en componentes que predeciríamos reaccionarían para formar etano. La ausencia de etano me hace pensar que hemos perdido algo. Quizás nuestros modelos están equivocados, o tal vez el DMS/DMD no está ahí».
Schwieterman cree que hay mucho trabajo por hacer para validar el hallazgo y evaluar la hipótesis de la biosignatura presentada por el documento.
Un umbral para la vida
El equipo de investigación que escribió el nuevo artículo dice que las observaciones han alcanzado el nivel de importancia de tres sigma, o una probabilidad del 0.3% de que las detecciones ocurrieron por casualidad. Para un descubrimiento científico, las observaciones deben cumplir con un umbral de cinco sigma, o por debajo de un 0.00006% que las observaciones ocurrieron por casualidad.
Si bien los hallazgos no representan una detección clara de dimetil sulfuro y disulfuro de dimetilo, «es un paso en la dirección correcta», dijo el Dr. David Clements, astrofísico del Imperial College London. Clements no participó en la investigación.
Madhusudhan cree que el hallazgo de su equipo es un «gran hito en nuestra búsqueda de la vida» que introduce en una nueva era.
«En mi opinión, ya no es una cuestión de si encontraremos la vida si tal vida existe», dijo. «Hemos demostrado que tenemos la capacidad de hacerlo con nuestros hallazgos actuales iniciales con un significado razonable. Una pregunta más grande en mi mente es si nosotros, como especie, estamos preparados para encontrar la vida como no lo conocemos. Nosotros, como sociedad, como especie, debemos unirnos y hacernos la pregunta: ¿qué es lo que constituye la vida en otro lugar?»
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