Los astrónomos han detectado las señales más prometedoras hasta el momento de una posible señal de vida extraterrestre 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 químicas del sulfuro de dimetilo (DMS) y/o disulfuro de dimetilo (DMDS), en la atmósfera del exoplaneta K2-18b, que orbita su estrella en la zona habitable.

En la Tierra, el DMS y el DMDS solo son producidos por la vida, principalmente por la vida microbiana, como el fitoplancton marino. Si bien un proceso químico desconocido podría ser la fuente de estas moléculas en la atmósfera de K2-18b, los resultados constituyen la evidencia más sólida hasta la fecha de que podría existir vida en un planeta fuera de nuestro Sistema Solar.

Astrónomos descubren la evidencia más sólida y prometedora de vida fuera de la Tierra

Las observaciones han alcanzado el nivel de significación estadística de tres sigmas, lo que significa que existe una probabilidad del 0,3 % de que se produjeran por casualidad. Para alcanzar la clasificación aceptada como descubrimiento científico, las observaciones tendrían que superar el umbral de cinco sigmas, lo que significa que la probabilidad de que se produjeran por casualidad sería inferior al 0,00006 %.

Los investigadores afirman que entre 16 y 24 horas de observación de seguimiento con el JWST podrían ayudarles a alcanzar la crucial significación de cinco sigma. Sus resultados se publican en The Astrophysical Journal Letters .

Observaciones anteriores de K2-18b —que tiene 8,6 veces la masa y 2,6 veces el tamaño de la Tierra, y se encuentra a 124 años luz de distancia en la constelación de Leo— identificaron metano y dióxido de carbono en su atmósfera. Esta fue la primera vez que se descubrieron moléculas basadas en carbono en la atmósfera de un exoplaneta en la zona habitable. Estos resultados coincidieron con las predicciones de un planeta «Hyceano»: un mundo habitable cubierto de océanos bajo una atmósfera rica en hidrógeno.

Sin embargo, otra señal, más débil, insinuó la posibilidad de que algo más estuviera sucediendo en K2-18b. “No sabíamos con certeza si la señal que vimos la última vez se debía al DMS, pero su simple indicio fue lo suficientemente emocionante como para que volviéramos a observarla con el JWST y un instrumento diferente”, declaró en un comunicado el profesor Nikku Madhusudhan, del Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió la investigación.

Para determinar la composición química de las atmósferas de planetas lejanos, los astrónomos analizan la luz de su estrella anfitriona durante su tránsito, es decir, al pasar frente a ella, visto desde la Tierra.

Durante el tránsito de K2-18b, el JWST puede detectar una disminución del brillo estelar, y una pequeña fracción de la luz estelar atraviesa la atmósfera del planeta antes de llegar a la Tierra. La absorción de parte de la luz estelar en la atmósfera del planeta deja huellas en el espectro estelar que los astrónomos pueden reconstruir para determinar los gases que componen la atmósfera del exoplaneta.

“El James Webb (JWST) es fundamental dado que las moléculas vibran, rotan, y por lo tanto, absorben y emiten luz en el infrarrojo”, explica César Fuentes, astrónomo e Investigador Asociado del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).

Agrega que en el Infrarrojo medio, cercano y más bien lejano es justo donde es más sensible el James Webb. “Por lo tanto, es uno de los mejores instrumentos que tenemos para encontrar este tipo de moléculas en las atmósferas de exoplanetas. Junto a su tremenda área de recolección de luz que hace que esta señal, que es muy débil, pueda ser detectada junto a la contaminación que provee la estrella a la cual estos planetas orbitan”, dice Fuentes.

La inferencia preliminar de DMS se realizó utilizando los instrumentos NIRISS (Cámara de Imágenes de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija) y NIRSpec (Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) del JWST, que juntos cubren el rango de longitudes de onda del infrarrojo cercano (0,8-5 micras). La nueva observación independiente utilizó el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del JWST en el rango del infrarrojo medio (6-12 micras).

“Esta es una línea de evidencia independiente, que utiliza un instrumento diferente al que usábamos antes y un rango de longitud de onda de luz distinto, sin solapamiento con las observaciones previas”, dijo Madhusudhan. “La señal se transmitió con intensidad y claridad”.

Las moléculas que permitieron encontrar la evidencia más sólida y prometedora de vida fuera de la Tierra

El DMS y el DMDS son moléculas de la misma familia química, y se predice que ambas constituyen biofirmas. Ambas moléculas presentan características espectrales superpuestas en el rango de longitud de onda observado, aunque observaciones adicionales ayudarán a diferenciarlas.

Sin embargo, las concentraciones de DMS y DMDS en la atmósfera de K2-18b son muy diferentes a las de la Tierra, donde generalmente se encuentran por debajo de una parte por mil millones en volumen. En K2-18b, se estima que son miles de veces más fuertes: más de diez partes por millón.

Lucas Cieza, académico e investigador del Instituto de Estudios Astrofísicos UDP, dice que si astrónomos extraterrestres observarán nuestro planeta y analizaran la composición química de la atmósfera, podrían determinar a ciencia cierta que existe vida en la Tierra, ya que esta se encuentra fuera de equilibrio químico-termodinámico. “Es decir, nuestra atmósfera contiene una alta concentración de ciertas moléculas que requieren de la actividad biológica para mantenerse en niveles detectables. Este tipo de moléculas se conocen como biomarcadores, e incluyen el sulfuro de dimetilo y el disulfuro de dimetilo, dos de las moléculas que fueron tentativamente detectadas por el telescopio James Webb en el exoplaneta K2-18b”.

“Trabajos teóricos anteriores habían predicho la posibilidad de altos niveles de gases sulfurosos como el DMS y el DMDS en los mundos Hyceanos”, dijo Madhusudhan. “Y ahora lo hemos observado, de acuerdo con lo predicho. Con todo lo que sabemos sobre este planeta, un mundo Hyceano con un océano repleto de vida es el escenario que mejor se ajusta a los datos disponibles”.

Alice Zurlo, académica e investigadora del Instituto de Estudios Astrofísicos UDP, señala que la abundancia de estas moléculas, junto con la escasez de amoníaco, respalda la hipótesis de que podría haber un océano de agua bajo una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b. “Este planeta es de tipo subneptuniano, la clase de planeta más frecuente entre los descubiertos hasta ahora. Estas primeras observaciones del Webb también revelaron una posible detección de una molécula llamada sulfuro de dimetilo (DMS), que en la Tierra solo es producida por organismos vivos. Este hallazgo no habría sido posible sin la sensibilidad de los instrumentos a bordo del JWST, que permitieron detectar estas moléculas observando tan solo dos tránsitos del planeta”.

Madhusudhan afirma que, si bien los resultados son emocionantes, es fundamental obtener más datos antes de afirmar que se ha encontrado vida en otro mundo. Si bien se muestra moderadamente optimista, afirma que podría haber procesos químicos previamente desconocidos en K2-18b que expliquen las observaciones. En colaboración con sus colegas, espera realizar más estudios teóricos y experimentales para determinar si el DMS y el DMDS pueden producirse de forma no biológica al nivel que se infiere actualmente.

“La inferencia de estas moléculas de biofirma plantea preguntas profundas sobre los procesos que podrían producirlas”, 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 apasionantes hallazgos”, dijo el coautor Savvas Constantinou, también del Instituto de Astronomía de Cambridge.

“Es importante que seamos profundamente escépticos con respecto a nuestros propios resultados, porque solo probando una y otra vez podremos llegar al punto de tener confianza en ellos”, dijo Madhusudhan. “Así es como debe funcionar la ciencia”.

Aunque todavía no afirma haber hecho un descubrimiento definitivo, Madhusudhan dice que con herramientas poderosas como el JWST y los telescopios planificados para el futuro, la humanidad está dando nuevos pasos para responder la pregunta más esencial: ¿estamos solos?

“Dentro de décadas, podríamos mirar atrás y reconocer que fue cuando el Universo viviente estuvo a nuestro alcance”, dijo Madhusudhan. “Este podría ser el punto de inflexión, donde de repente la pregunta fundamental de si estamos solos en el universo sea una que podamos responder”.

“De todas maneras, en ciencia, y como alguna vez dijo Carl Sagan, “afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria”, concluye Cieza.