Durante décadas, la búsqueda de vida extraterrestre giró en torno a una regla simple: seguir el agua. Si un planeta distante tiene agua líquida y quizás oxígeno, se marca como potencialmente habitable. Pero una nueva investigación dirigida por científicos de ETH Zurich sugiere que esta estrategia de larga data puede estar incompleta. Los investigadores sugieren que un planeta podría tener océanos y continentes pero aún ser químicamente incapaz de sustentar vida. La verdadera limitación puede radicar mucho más profundamente en la química de la formación de un planeta.
un químico Zona Ricitos de Oro debajo de la superficie
El estudio fue publicado en: Naturaleza Astronomía bajo el título “La habitabilidad química de la Tierra y los planetas rocosos está determinada por la formación del núcleo”.Fue dirigido por el Dr. Craig R. Walton, investigador postdoctoral en el Centro para el Origen y Prevalencia de la Vida en ETH Zurich, junto con la Profesora Maria Schönbächler y sus colegas. Su afirmación básica es clara: la vida depende no sólo del agua y el oxígeno, sino también de si el fósforo y el nitrógeno, dos elementos críticos, eran accesibles en el manto del planeta durante su formación inicial. El fósforo es necesario para crear ADN y ARN, moléculas que almacenan y transmiten información genética. También juega un papel importante en los sistemas de energía celular. Mientras tanto, el nitrógeno es un componente importante de las proteínas, que son los componentes estructurales y funcionales de las células. Sin ambos, “la vida tal como la conocemos simplemente no podría existir”.
El fósforo y el nitrógeno son fundamentales para la vida: el fósforo forma ADN, ARN y ATP para obtener energía, mientras que el nitrógeno forma proteínas./Ilustración AI
“Durante la formación del núcleo de un planeta, debe estar presente la cantidad justa de oxígeno para que el fósforo y el nitrógeno permanezcan en la superficie del planeta”, explicó Walton. Los planetas rocosos jóvenes comienzan como cuerpos fundidos. A medida que se enfría, los elementos pesados como el hierro precipitan y forman el núcleo, mientras que los materiales más ligeros forman el manto y la corteza. Al mismo tiempo, los niveles de oxígeno determinan cómo se dividen químicamente los elementos entre el metal y la roca. Si el oxígeno escasea, el fósforo se une al hierro y precipita en el núcleo, eliminándolo eficazmente del entorno superficial. Si el oxígeno es demasiado abundante, el fósforo permanece en el manto, pero es más probable que el nitrógeno escape a la atmósfera y, finalmente, se pierda en el espacio. “Demasiado o muy poco oxígeno en todo el planeta (no en la atmósfera) hace que el planeta sea inadecuado para la vida porque atrapa los nutrientes esenciales necesarios para la vida en el núcleo”, dijo Walton. Correo diario. “Un equilibrio de oxígeno diferente significa que cuando el planeta se enfría y se forman rocas, no queda nada con qué trabajar en la superficie”. Utilizando modelos numéricos, el equipo identificó lo que describieron como una “zona química de Ricitos de Oro” muy estrecha, un rango intermedio de oxígeno donde tanto el fósforo como el nitrógeno permanecen en el manto en cantidades suficientes para la vida.
La ‘zona Ricitos de Oro’ de un planeta para la vida requiere la cantidad adecuada de oxígeno para mantener el fósforo y el nitrógeno disponibles/Imagen:
“Nuestros modelos muestran claramente que la Tierra está exactamente en ese rango”, dijo Walton. “Si tuviéramos un poco más o un poco menos de oxígeno durante la formación de la nucleación, no habría suficiente fósforo ni nitrógeno para el desarrollo de la vida”. La Tierra parece haber alcanzado este equilibrio hace unos 4.600 millones de años.
Repensar qué hace habitable a un planeta
Los hallazgos sugieren que muchos planetas que antes se consideraban prometedores pueden ser químicamente inadecuados para la vida desde el principio, incluso si contienen agua. Si bien ninguna forma de vida conocida puede sobrevivir sin agua líquida, los investigadores sugieren que utilizar oxígeno o agua únicamente como marcadores de habitabilidad puede ser engañoso. El equilibrio total de oxígeno en el momento de la formación de un planeta determina si estarán presentes elementos críticos para la vida, no sólo el oxígeno atmosférico. Walton advirtió que esto podría reducir significativamente la cantidad de mundos habitables en el universo. Sugirió que puede haber sólo entre un 1 y un 10 por ciento más de planetas habitables de lo que se había estimado anteriormente. “Sería muy decepcionante llegar hasta el final para colonizar un planeta como este y descubrir que no hay fósforo para cultivar alimentos”, afirmó. “Será mejor que primero intentemos verificar las condiciones de formación del planeta, como asegurarnos de que los alimentos estén bien cocidos antes de comerlos”. Más cerca de casa, la investigación sugiere que Marte se encuentra justo fuera de esta zona química. Marte parece contener fósforo relativamente abundante, pero los niveles de nitrógeno cerca de la superficie son significativamente más bajos. Además, las sales fuertes y otras sustancias químicas de la superficie hacen que el suelo sea inhabitable.
Marte tiene suficiente fósforo pero no suficiente nitrógeno, lo que hace que su superficie sea químicamente inadecuada para sustentar la vida en la Tierra/Marte en su verdadero color./ Imagen: Earth.com
“Marte es bastante similar a la Tierra, y sus condiciones de formación significan que hay más fósforo, no menos. Esto significa que podría ser relativamente fácil cultivar alimentos allí”, dijo Walton. Pero añadió que el déficit de nitrógeno y la química de la superficie plantean grandes desafíos: “No es tan diferente, pero no es habitable en este momento. Elon Musk “Tendremos que encontrar una manera inteligente de cambiar la composición para cultivar alimentos allí”.
Buscando las estrellas adecuadas
Sigue siendo extremadamente difícil medir directamente la química interna de planetas rocosos distantes. Pero al estudiar las estrellas anfitrionas, los astrónomos pueden hacer inferencias sobre posibles composiciones planetarias. Los planetas están compuestos del mismo material que su estrella madre. Por lo tanto, la abundancia de oxígeno de una estrella y su estructura química general dan forma a la composición de su sistema planetario. Los sistemas solares con estrellas muy similares a nuestro Sol pueden ofrecer mejores posibilidades. “Esto hace que la búsqueda de vida en otros planetas sea mucho más específica”, dijo Walton. “Deberíamos buscar sistemas solares con estrellas similares a nuestro propio Sol”. El estudio replantea la larga búsqueda de vida más allá de la Tierra. El agua sigue siendo necesaria. Sin embargo, puede que no sea suficiente. El destino de un planeta, ya sea árido o vivo, puede depender de un delicado equilibrio químico formado en los primeros momentos del derretimiento, mucho antes de que se formaran océanos, atmósferas o continentes.
