Cuando los miembros de la tripulación de la nave espacial Enterprise entran en órbita alrededor de un nuevo planeta, una de las primeras cosas que hacen es buscar formas de vida. Aquí, en el mundo real, los investigadores han estado tratando de descubrir cómo detectar de manera inequívoca signos de vida en exoplanetas distantes.
Ahora están un paso más cerca de este objetivo, gracias a una nueva técnica de detección remota que se basa en un capricho de la bioquímica que hace que la luz gire en espiral en una dirección particular y produzca una señal bastante inconfundible. El método, descrito en un artículo reciente publicado en la revista Astrobiology, podría usarse a bordo de observatorios espaciales y ayudar a los científicos a saber si el universo contiene seres vivos como nosotros.
En los últimos años, la detección de vida remota se ha convertido en un tema de gran interés a medida que los astrónomos han comenzado a capturar la luz de los planetas que orbitan otras estrellas, que se pueden analizar para determinar qué tipo de productos químicos contienen esos mundos. A los investigadores les gustaría descubrir algún indicador que pueda decirles definitivamente si están viendo o no una biosfera viva.
Por ejemplo, la presencia de oxígeno excesivo en la atmósfera de un exoplaneta podría ser un buen indicio de que algo está respirando en su superficie. Pero hay muchas maneras en que los procesos sin vida pueden generar moléculas de oxígeno y engañar a los observadores remotos para que crean que un mundo está lleno de vida.
Por lo tanto, algunos investigadores han sugerido buscar cadenas de moléculas orgánicas. Estas sustancias químicas vivas vienen en dos arreglos: una versión para diestros y una para zurdos que son como imágenes invertidas entre sí. En la naturaleza, la naturaleza produce cantidades iguales de estas moléculas diestras y zurdas.
"La biología rompe esta simetría", dijo a Live Science Frans Snik, astrónomo de la Universidad de Leiden en los Países Bajos y coautor del nuevo artículo. "Esta es la diferencia entre química y biología".
En la Tierra, las criaturas vivientes seleccionan una "mano" molecular y se adhieren a ella. Los aminoácidos que forman las proteínas en su cuerpo son versiones zurdas de sus respectivas moléculas.
Cuando la luz interactúa con largas cadenas de estos arreglos de manos diferentes, se polariza circularmente, lo que significa que sus ondas electromagnéticas viajarán en forma de espiral en sentido horario o antihorario. Las moléculas inorgánicas generalmente no imparten esta propiedad a los rayos de luz.
En un trabajo anterior publicado en el Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Snik y sus colegas observaron hojas de hiedra inglesa recién cortadas en su laboratorio y observaron cómo la clorofila (un pigmento verde) creaba luz polarizada circularmente. A medida que las hojas decaían, la señal de polarización circular se debilitaba cada vez más, hasta que desapareció por completo.
El siguiente paso fue probar la técnica en el campo, por lo que los investigadores tomaron un instrumento que detecta dicha polaridad en el techo de su edificio en la Universidad Libre de Amsterdam y lo apuntaron a un campo deportivo cercano. Estaban perplejos al no ver luz polarizada circularmente, dijo Snik, hasta que se dieron cuenta de que este era uno de los pocos campos deportivos en los Países Bajos que usaba césped artificial. Cuando los investigadores apuntaron su detector a un bosque a unas pocas millas de distancia, la señal polarizada circularmente llegó fuerte y clara.
La pregunta del millón de dólares es si los organismos en otro mundo exhibirían un favoritismo similar para las moléculas con una sola mano, dijo Snik. Él cree que es una apuesta bastante buena, ya que los productos químicos a base de carbono encajan mejor cuando todos comparten la misma mano.
Su equipo ahora está diseñando un instrumento que podría volar a la Estación Espacial Internacional y mapear la señal de polarización circular de la Tierra para comprender mejor cómo se vería una firma análoga a la luz de un planeta distante.
Ese será un desafío extremo pero valioso, dijo a Live Science Edward Schwieterman, astrónomo y astrobiólogo de la Universidad de California, Riverside, que no participó en el trabajo. Capturar la luz de un exoplaneta significa bloquear la luz de su estrella madre, que generalmente es alrededor de 10 mil millones de veces más brillante, agregó. Si el mundo está vivo, solo una pequeña fracción de su luz contendrá la señal de polarización circular.
"La señal es pequeña, pero el nivel de ambigüedad también es pequeño", dijo Schwieterman, haciendo que el método sea útil a pesar de su dificultad.
Los futuros y enormes telescopios espaciales, como el observatorio Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), podrían descifrar esta débil firma. LUVOIR todavía es solo un concepto, pero tendría un diámetro de espejo seis veces más ancho que el del telescopio espacial Hubble y probablemente podría volar a mediados de la década de 2030, estiman las autoridades.
Snik cree que la técnica de polarización circular también podría llevarse más cerca de casa, en un instrumento volado a lunas potencialmente habitables en el sistema solar exterior como Europa o Encelado. Al apuntar dicho detector a estos mundos congelados, los científicos podrían ver la señal de las criaturas vivientes.
"Quizás nuestra primera detección de vida extraterrestre sea en nuestro patio trasero", dijo Snik.
Nota del editor: esta historia se corrigió para señalar que el equipo de investigación de Snik realizó sus experimentos de campo en la Universidad Libre de Amsterdam, no en la Universidad de Leiden. También se actualizó para incluir un enlace a la versión final publicada de la investigación de Snik en el Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
