Ilustración artística de la vista desde los mares de un exoplaneta «hioceánico».(Crédito de la imagen: Amanda Smith, Nikku Madhusudhan)
Los mundos «hioceánicos», que son un posible tipo de exoplaneta con profundos océanos rodeados por una gruesa envoltura de hidrógeno, podrían proporcionar la mejor oportunidad para que el telescopio espacial James Webb (JWST) detecte biofirmas, según un nuevo estudio.
Estas señales potenciales de vida son un grupo de sustancias químicas llamadas haluros de metilo, que en la Tierra son producidas por algunas bacterias y algas oceánicas.
«A diferencia de un planeta similar a la Tierra, donde el ruido atmosférico y las limitaciones de los telescopios dificultan la detección de bioseñales, los planetas hioceánicos ofrecen una señal mucho más clara», afirma en un comunicado Eddie Schwieterman, astrobiólogo de la Universidad de California en Riverside.
Por ahora, la existencia de los planetas océanos sigue siendo hipotética. Su nombre es un portmanteau de «hidrógeno» y «océano», acuñado por primera vez en 2021 por el científico planetario Nikku Madhusudhan, de la Universidad de Cambridge.
Se espera que los planetas océanos orbiten alrededor de estrellas enanas rojas, y el mejor candidato a mundo océano es el planeta K2-18b. Este exoplaneta, catalogado como un mundo «sub-Neptuno», orbita en la zona habitable de una estrella enana roja a 124 años luz de la Tierra, en la constelación de Leo, el León.
El telescopio espacial Hubble descubrió vapor de agua en la atmósfera de K2-18b en 2019, y JWST ha detectado la presencia de dióxido de carbono y metano en la atmósfera del planeta, junto con una falta de monóxido de carbono y amoníaco – exactamente como predice la hipótesis del planeta hioceánico. También hay pruebas provisionales de que un compuesto llamado sulfuro de dimetilo, que en la Tierra sólo es producido por el plancton oceánico, también existe en la atmósfera de K2-18b, pero estas pruebas siguen siendo controvertidas.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de California en Riverside y de la ETH de Zúrich (Suiza) ha dado un paso más. Proponen que otra familia de compuestos llamados haluros de metilo, generados por la vida microbiana oceánica en la Tierra, podría producir una biofirma -es decir, una firma química de vida biológica- en la atmósfera de un mundo hioceánico más fácilmente detectable que la firma del oxígeno en un planeta similar a la Tierra.
«Actualmente, el oxígeno es difícil o imposible de detectar en un planeta similar a la Tierra», afirma Michaela Leung, de la Universidad de California en Riverside, primera autora de un nuevo artículo en el que se describe la investigación. «Sin embargo, los haluros de metilo en mundos hioceánicos ofrecen una oportunidad única de detección con la tecnología existente».
Los halogenuros de metilo son moléculas que incorporan átomos de carbono y tres átomos de hidrógeno unidos a un átomo de halógeno como el bromo, el cloro o el flúor. (Los halógenos son un grupo de elementos reactivos no metálicos.) En la Tierra, los haluros de metilo son producidos por la vida, pero no son ni mucho menos abundantes en la atmósfera de nuestro planeta.
En los mundos hioceánicos, sin embargo, las cosas podrían ser diferentes. El equipo de Leung sospecha que las condiciones de estos mundos, si existieran, permitirían que los haluros de metilo se acumularan en grandes cantidades en la atmósfera. Además, los haluros de metilo presentarían fuertes características de absorción en luz infrarroja, en las mismas longitudes de onda que el JWST está diseñado para observar.
«Una de las grandes ventajas de buscar haluros de metilo es que James Webb podría encontrarlos en tan sólo 13 horas. Esto es similar o inferior, en mucho, a la cantidad de tiempo de telescopio que necesitarías para encontrar gases como el oxígeno o el metano», dijo Leung. «Menos tiempo con el telescopio significa que es menos costoso».
Lo que propone el equipo de Leung tiene dos salvedades. Una es que aún no sabemos si los mundos hioceánicos existen realmente. Se propusieron como una posibilidad para explicar ciertas propiedades de algunos planetas cálidos de tipo sub-Neptuno que tienen densidades medias que implican una gruesa atmósfera de hidrógeno y un océano profundo de agua líquida. Sin embargo, actualmente no es posible observar directamente un océano bajo la envoltura de hidrógeno de un mundo de este tipo.
El segundo problema es que no sabemos si tales océanos podrían ser habitables. Un mundo hioceánico sería caliente y, aunque las condiciones extremas bajo la envoltura de hidrógeno impedirían la evaporación del océano, no se sabe con certeza si sería demasiado caliente para la vida tal como la conocemos. Sin embargo, una detección positiva de haluros de metilo en la atmósfera de un mundo hioceánico candidato sería un fuerte indicio de que allí podría existir vida en un océano profundo.
Si hay vida en un mundo así, tendría que respirar hidrógeno, no oxígeno.
«Estos microbios, si los encontráramos, serían anaerobios», dijo Schwieterman. «Estarían adaptados a un tipo de entorno muy diferente, y realmente no podemos concebir cómo es, excepto para decir que estos gases son una salida plausible de su metabolismo».
La vida anaeróbica -es decir, las formas de vida que se las arreglan sin oxígeno- existe en la Tierra, por lo que no sería realmente ajena a la vida en nuestro planeta, aunque el entorno en el que viviría sí lo sea. Los mundos similares a la Tierra en órbita alrededor de enanas rojas podrían ser escasos, ya que las enanas rojas son pequeñas bestias feroces, propensas a desatar ráfagas de radiación inclemente que pueden acabar con la atmósfera de un planeta similar a la Tierra. Sin embargo, los mundos hioceánicos protegidos por sus espesas atmósferas de hidrógeno podrían ser menos vulnerables a los ataques de su estrella.
Podría ser, por tanto, que los mundos hioceánicos sean donde reside la vida en los sistemas enanos rojos, y dado que las enanas rojas constituyen aproximadamente las tres cuartas partes de todas las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, podría haber muchos más mundos hioceánicos habitables en el cosmos que mundos similares a la Tierra.
La investigación del equipo de Leung se publicó el 11 de marzo en The Astrophysical Journal Letters.
