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El descubrimiento de óxido nitroso en el espacio podría significar vida extraterrestre

Es posible que la atmósfera de algunos planetas rocosos del Sistema lTrappist-1 puedan contener óxido nitroso, lo que podría indicar vida. El Telescopio Espacial James Webb pronto podría enviar información sobre las atmósferas de los planetas en el sistema TRAPPIST-1.

Algo falta en la lista típica de productos químicos que los astrobiólogos usan para buscar vida en planetas alrededor de otras estrellas, según científicos de la Universidad de California, Riverside (UCR). A saber, el gas de la risa, también conocido como óxido nitroso (N2O).

Llamadas biofirmas químicas, los compuestos en la atmósfera de un planeta que podrían indicar vida típicamente incluyen gases que se encuentran en abundancia en la atmósfera de la Tierra hoy en día.

El mismo gas de óxido nitroso utilizado para la anestesia general, la sedación y el tratamiento del dolor podría hacer un gas de biofirma viable.

“Se ha pensado mucho en el oxígeno y el metano como biofirmas. Menos investigadores han considerado seriamente el óxido nitroso, pero creemos que puede ser un error”, dijo Eddie Schwieterman, astrobiólogo del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la UCR.

Esta conclusión, y el trabajo de modelado que la llevó a ella, se detallan en un artículo publicado en el Astrophysical Journal el 4 de octubre de 2022.

Una biofirma es cualquier característica, elemento, molécula, sustancia o característica que se puede utilizar como evidencia de la vida pasada o presente. Puede ser algo así como una hoja o una pluma, pero también podrían ser fósiles almacenados en las rocas, moléculas orgánicas hechas por la vida e incluso diferencias en la química de una atmósfera o un cuerpo de agua. Las biofirmas químicas incluyen una amplia gama de posibles formas en que la vida puede dejar su huella dentro de la química de las rocas, los cuerpos de agua e incluso las atmósferas.

Para llegar a esta conclusión, Schwieterman dirigió un equipo de científicos que calculó la cantidad de óxido nitroso que los seres vivos en un planeta similar a la Tierra podrían producir. Después de eso, construyeron modelos simulando ese planeta alrededor de diferentes tipos de estrellas y calcularon las cantidades de N2O que podrían ser detectadas por un observatorio como el Telescopio Espacial James Webb.

“En un sistema estelar como TRAPPIST-1, el sistema más cercano y mejor para observar las atmósferas de los planetas rocosos, se podría detectar óxido nitroso a niveles comparables al CO2 o al metano”, dijo Schwieterman.

Hay múltiples formas en que los seres vivos pueden producir óxido nitroso. Por ejemplo, los microorganismos están constantemente transformando otros compuestos de nitrógeno en N2O, un proceso metabólico que puede producir energía celular útil.

“La vida genera productos de desecho de nitrógeno que son convertidos por algunos microorganismos en nitratos. En una pecera, estos nitratos se acumulan, por lo que hay que cambiar el agua”, dijo Schwieterman.

“Sin embargo, bajo las condiciones adecuadas en el océano, ciertas bacterias pueden convertir esos nitratos en N2O”, dijo Schwieterman. “El gas luego se filtra a la atmósfera”.

El óxido nitroso es un componente de la atmósfera de la Tierra que proporciona evidencia de vida. Esta imagen es una vista de la Tierra desde la luna que fue capturada por el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA. Crédito: NASA/Goddard/Arizona State University

Bajo ciertas circunstancias, el óxido nitroso podría detectarse en una atmósfera y aún no indicar vida. Esto fue explicado por el equipo de Schwieterman en su modelado. Por ejemplo, una pequeña cantidad de óxido nitroso es creada por un rayo. Pero junto con N2O, los rayos también crean dióxido de nitrógeno, lo que ofrecería a los astrobiólogos una pista de que el clima no vivo o los procesos geológicos crearon el N2O.

Otros astrobiólogos que han considerado el óxido nitroso como un gas de biofirma a menudo concluyen que sería difícil de detectar desde tan lejos. Schwieterman explicó que esta conclusión se basa en las concentraciones de N2O en la atmósfera de la Tierra en la actualidad. Debido a que no hay mucho de eso en este planeta, que está lleno de vida, algunas personas creen que también sería difícil de detectar en otros lugares.

“Esta conclusión no tiene en cuenta los períodos en la historia de la Tierra en los que las condiciones oceánicas habrían permitido una liberación biológica mucho mayor de N2O. Las condiciones en esos períodos podrían reflejar dónde está un exoplaneta hoy”, dijo Schwieterman.

El Telescopio Espacial James Webb pronto podría enviar información sobre las atmósferas de los planetas en el sistema TRAPPIST-1. Crédito: Northrup Grumman

Schwieterman agregó que las estrellas comunes como las enanas K y M producen un espectro de luz que es menos efectivo para romper la molécula N2O que nuestro sol. Estos dos efectos combinados podrían aumentar en gran medida la cantidad prevista de este gas de biofirma en un mundo habitado, lo que lo haría mucho más fácil de detectar.

Según el equipo de investigadores, ahora es el momento para que los astrobiólogos consideren gases alternativos de biofirma como el óxido nitroso porque el telescopio James Webb pronto podría enviar información sobre las atmósferas de planetas rocosos similares a la Tierra en el sistema TRAPPIST-1.

“Queríamos presentar esta idea para demostrar que no está fuera de discusión que encontraríamos este gas de biofirma, si lo buscamos”, dijo Schwieterman.

Referencia: “Evaluating the Plausible Range of N2O Biosignatures on Exo-Earths: An Integrated Biogeochemical, Photochemical, and Spectral Modeling Approach” por Edward W. Schwieterman, Stephanie L. Olson, Daria Pidhorodetska, Christopher T. Reinhard, Ainsley Ganti, Thomas J. Fauchez, Sandra T. Bastelberger, Jaime S. Crouse, Andy Ridgwell y Timothy W. Lyons, 4 de octubre de 2022, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ac8cfb

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