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Biofirma

Una biofirma (a veces llamada fósil químico o fósil molecular ) es cualquier sustancia, como un elemento, isótopo , molécula o fenómeno  , que proporciona evidencia científica de vida pasada o presente en un planeta. [1] [2] [3] Los atributos mensurables de la vida incluyen sus estructuras físicas o químicas, su uso de energía libre y la producción de biomasa y desechos .

El campo de la astrobiología utiliza biofirmas como evidencia para la búsqueda de vida extraterrestre pasada o presente.

Tipos

Las biofirmas se pueden agrupar en diez categorías amplias: [4]

  1. Patrones isotópicos : Evidencia o patrones isotópicos que requieren procesos biológicos.
  2. Química : Características químicas que requieren actividad biológica.
  3. Materia orgánica : Materia orgánica formada por procesos biológicos.
  4. Minerales : Minerales o fases biominerales cuya composición y/o morfología indican actividad biológica (por ejemplo, biomagnetita ).
  5. Estructuras y texturas microscópicas: cementos, microtexturas, microfósiles y películas formados biológicamente .
  6. Estructuras físicas y texturas macroscópicas: Estructuras que indican ecosistemas microbianos, biopelículas (por ejemplo, estromatolitos ) o fósiles de organismos más grandes.
  7. Variabilidad temporal: Variaciones en el tiempo de los gases atmosféricos, reflectividad o apariencia macroscópica que indica la presencia de vida.
  8. Características de reflectancia de superficie: Características de reflectancia a gran escala debido a pigmentos biológicos.
  9. Gases atmosféricos: Gases formados por procesos metabólicos , que pueden estar presentes a escala planetaria.
  10. Tecnofirmas : Firmas que indican una civilización tecnológicamente avanzada. [5]

Viabilidad

Determinar si una característica observada es una biofirma verdadera es complejo. Hay tres criterios que una biofirma potencial debe cumplir para ser considerada viable para futuras investigaciones: confiabilidad, capacidad de supervivencia y detectabilidad. [6] [7] [8] [9]

Mecanismos de falsos positivos para el oxígeno en una variedad de escenarios planetarios. Las moléculas en cada rectángulo grande representan los principales contribuyentes a un espectro de la atmósfera del planeta. Las moléculas rodeadas en amarillo representan las moléculas que ayudarían a confirmar una biofirma de falso positivo si se detectaran. Además, las moléculas tachadas en rojo ayudarían a confirmar una biofirma de falso positivo si no se detectaran. Dibujo adaptado de Oxygen as a biosignature study de Victoria Meadows de 2018. [9]

Fiabilidad

Una biofirma debe ser capaz de dominar sobre todos los demás procesos que pueden producir características físicas, espectrales y químicas similares. Al investigar una biofirma potencial, los científicos deben considerar cuidadosamente todos los demás orígenes posibles de la biofirma en cuestión. Se sabe que muchas formas de vida imitan las reacciones geoquímicas. Una de las teorías sobre el origen de la vida implica que las moléculas desarrollan la capacidad de catalizar reacciones geoquímicas para aprovechar la energía que liberan. Estos son algunos de los metabolismos más antiguos conocidos (ver metanogénesis ). [10] [11] En tal caso, los científicos podrían buscar un desequilibrio en el ciclo geoquímico, que indicaría que una reacción ocurre con mayor o menor frecuencia de lo que debería. Un desequilibrio como este podría interpretarse como una indicación de vida. [11]

Capacidad de supervivencia

Una biofirma debe poder durar lo suficiente para que una sonda, un telescopio o un ser humano puedan detectarla. Una consecuencia del uso de reacciones metabólicas para obtener energía por parte de un organismo biológico es la producción de desechos metabólicos . Además, la estructura de un organismo puede conservarse como fósil y sabemos que algunos fósiles en la Tierra tienen una antigüedad de hasta 3.500 millones de años . [12] [13] Estos subproductos pueden constituir excelentes biofirmas, ya que proporcionan evidencia directa de la vida. Sin embargo, para ser una biofirma viable, un subproducto debe permanecer intacto posteriormente para que los científicos puedan descubrirlo.

Detectabilidad

Una biofirma debe ser detectable con la tecnología más avanzada para que sea relevante en la investigación científica. Esta parece una afirmación obvia, sin embargo, hay muchos escenarios en los que la vida puede estar presente en un planeta y permanecer indetectable debido a limitaciones causadas por el hombre.

Falsos positivos

Cada biofirma posible está asociada con su propio conjunto de mecanismos únicos de falsos positivos o procesos no biológicos que pueden imitar la característica detectable de una biofirma. Un ejemplo importante es el uso del oxígeno como biofirma. En la Tierra, la mayor parte de la vida se centra en el oxígeno. Es un subproducto de la fotosíntesis y, posteriormente, lo utilizan otras formas de vida para respirar. El oxígeno también es fácilmente detectable en espectros , con múltiples bandas en un rango de longitud de onda relativamente amplio, por lo tanto, constituye una muy buena biofirma. Sin embargo, encontrar oxígeno solo en la atmósfera de un planeta no es suficiente para confirmar una biofirma debido a los mecanismos de falsos positivos asociados con él. Una posibilidad es que el oxígeno pueda acumularse abióticamente a través de la fotólisis si hay un bajo inventario de gases no condensables o si el planeta pierde mucha agua. [14] [15] [16] Encontrar y distinguir una biofirma de sus posibles mecanismos de falsos positivos es una de las partes más complicadas de las pruebas de viabilidad porque depende del ingenio humano para romper una degeneración abiótica-biológica, si la naturaleza lo permite.

Falsos negativos

A diferencia de los falsos positivos, las biofirmas falsas negativas surgen en un escenario en el que puede haber vida en otro planeta, pero algunos procesos en ese planeta hacen que las biofirmas potenciales sean indetectables. [17] Este es un problema en curso y un área de investigación en preparación para futuros telescopios que serán capaces de observar atmósferas exoplanetarias.

Limitaciones humanas

Hay muchas maneras en las que los humanos pueden limitar la viabilidad de una posible biofirma. La resolución de un telescopio se vuelve importante a la hora de examinar ciertos mecanismos de falsos positivos, y muchos telescopios actuales no tienen la capacidad de observar con la resolución necesaria para investigar algunos de ellos. Además, las sondas y los telescopios son fruto de enormes colaboraciones de científicos con intereses diversos. Como resultado, las nuevas sondas y telescopios llevan una variedad de instrumentos que suponen un compromiso con las aportaciones únicas de cada uno. Para que un tipo diferente de científico detecte algo no relacionado con las biofirmas, puede que haya que hacer un sacrificio en la capacidad de un instrumento para buscar biofirmas. [18]

Ejemplos generales

Geomicrobiología

Micrografía electrónica de microfósiles de un núcleo de sedimento obtenido mediante el Programa de Perforación en Aguas Profundas

El registro antiguo de la Tierra ofrece la oportunidad de ver qué firmas geoquímicas produce la vida microbiana y cómo se conservan estas firmas a lo largo del tiempo geológico. Algunas disciplinas relacionadas, como la geoquímica , la geobiología y la geomicrobiología, suelen utilizar biofirmas para determinar si hay o hubo organismos vivos presentes en una muestra. Estas posibles biofirmas incluyen: (a) microfósiles y estromatolitos ; (b) estructuras moleculares ( biomarcadores ) y composiciones isotópicas de carbono, nitrógeno e hidrógeno en materia orgánica ; (c) proporciones múltiples de isótopos de azufre y oxígeno de minerales; y (d) relaciones de abundancia y composiciones isotópicas de metales sensibles a la oxidación-reducción (por ejemplo, Fe, Mo, Cr y elementos de tierras raras). [19] [20]

Por ejemplo, los ácidos grasos particulares medidos en una muestra pueden indicar qué tipos de bacterias y arqueas viven en ese entorno. Otro ejemplo son los alcoholes grasos de cadena larga con más de 23 átomos que son producidos por bacterias planctónicas . [21] Cuando se usa en este sentido, los geoquímicos a menudo prefieren el término biomarcador . Otro ejemplo es la presencia de lípidos de cadena lineal en forma de alcanos , alcoholes y ácidos grasos con 20–36 átomos de carbono en suelos o sedimentos. Los depósitos de turba son una indicación de que se originan a partir de la cera epicuticular de plantas superiores .

Los procesos vitales pueden producir una variedad de biofirmas, como ácidos nucleicos , lípidos , proteínas , aminoácidos , material similar al kerógeno y varias características morfológicas que son detectables en rocas y sedimentos. [22] Los microbios a menudo interactúan con los procesos geoquímicos, dejando características en el registro de rocas indicativas de biofirmas. Por ejemplo, los poros bacterianos de tamaño micrométrico en rocas carbonatadas se parecen a inclusiones bajo luz transmitida, pero tienen tamaños, formas y patrones distintos (remolinados o dendríticos) y se distribuyen de manera diferente a las inclusiones de fluidos comunes. [23] Una biofirma potencial es un fenómeno que puede haber sido producido por la vida, pero para el cual también pueden ser posibles orígenes abióticos alternativos .

Morfología

Algunos investigadores sugirieron que estas estructuras microscópicas en el meteorito marciano ALH84001 podrían ser bacterias fosilizadas. [24] [25]

Otra posible biofirma podría ser la morfología , ya que la forma y el tamaño de ciertos objetos pueden indicar potencialmente la presencia de vida pasada o presente. Por ejemplo, los cristales microscópicos de magnetita en el meteorito marciano ALH84001 [25] [26] [27] son ​​una de las biofirmas potenciales más debatidas de varias en ese espécimen. [28] El posible biomineral estudiado en el meteorito marciano ALH84001 incluye supuestos fósiles microbianos , pequeñas estructuras similares a rocas cuya forma era una biofirma potencial porque se parecía a las bacterias conocidas. La mayoría de los científicos finalmente concluyeron que eran demasiado pequeñas para ser células fosilizadas . [29] Un consenso que ha surgido de estas discusiones, y que ahora se considera un requisito crítico, es la demanda de más líneas de evidencia además de cualquier dato morfológico que respalde afirmaciones tan extraordinarias. [1] Actualmente, el consenso científico es que "la morfología por sí sola no puede usarse inequívocamente como una herramienta para la detección de vida primitiva". [30] [31] [32] La interpretación de la morfología es notoriamente subjetiva y su uso por sí solo ha llevado a numerosos errores de interpretación. [30]

Química

Ningún compuesto único demostrará que alguna vez existió vida. Más bien, serán los patrones distintivos presentes en cualquier compuesto orgánico los que demuestren un proceso de selección. [33] Por ejemplo, los lípidos de membrana que dejan las células degradadas estarán concentrados, tendrán un rango de tamaño limitado y comprenderán un número par de carbonos. De manera similar, la vida solo utiliza aminoácidos levógiros. [33] Sin embargo, las biofirmas no necesitan ser químicas y también pueden ser sugeridas por una biofirma magnética distintiva. [34]

Estructuras de los principales ejemplos de biomarcadores (petróleo), de arriba a abajo: pristano, triterpano, esterano, fitano y porfirina

Las biofirmas químicas incluyen cualquier conjunto de compuestos orgánicos complejos compuestos de carbono, hidrógeno y otros elementos o heteroátomos como oxígeno, nitrógeno y azufre, que se encuentran en petróleo crudo , betún , rocas madre de petróleo y eventualmente muestran una simplificación en la estructura molecular de las moléculas orgánicas parentales que se encuentran en todos los organismos vivos. Son moléculas complejas basadas en carbono derivadas de organismos anteriormente vivos . [35] Cada biomarcador es bastante distintivo en comparación con sus contrapartes, ya que el tiempo requerido para que la materia orgánica se convierta en petróleo crudo es característico. [36] La mayoría de los biomarcadores también suelen tener una masa molecular alta . [37]

Algunos ejemplos de biomarcadores encontrados en el petróleo son el pristano , los triterpanos , los esteranos , el fitano y la porfirina . Dichos biomarcadores del petróleo se producen mediante síntesis química utilizando compuestos bioquímicos como sus principales constituyentes. Por ejemplo, los triterpenos se derivan de compuestos bioquímicos que se encuentran en las plantas angiospermas terrestres. [38] La abundancia de biomarcadores del petróleo en pequeñas cantidades en su yacimiento o roca madre hace necesario utilizar enfoques sensibles y diferenciales para analizar la presencia de esos compuestos. Las técnicas que se utilizan habitualmente incluyen la cromatografía de gases y la espectrometría de masas . [39]

Los biomarcadores de petróleo son muy importantes en la inspección de petróleo, ya que ayudan a indicar los territorios de depósito y determinan las propiedades geológicas de los petróleos. Por ejemplo, proporcionan más detalles sobre su madurez y el material de origen. [40] Además de eso, también pueden ser buenos parámetros de edad, por lo que se los conoce técnicamente como "fósiles químicos". [41] La relación de pristano a fitano (pr:ph) es el factor geoquímico que permite que los biomarcadores de petróleo sean indicadores exitosos de sus entornos de depósito. [42]

Los geólogos y geoquímicos utilizan los rastros de biomarcadores que se encuentran en los petróleos crudos y sus rocas madre para desentrañar el origen estratigráfico y los patrones de migración de los depósitos de petróleo existentes en la actualidad . [43] La dispersión de las moléculas de biomarcadores también es bastante distintiva para cada tipo de petróleo y su fuente; por lo tanto, muestran huellas dactilares únicas. Otro factor que hace que los biomarcadores de petróleo sean más preferibles que sus contrapartes es que tienen una alta tolerancia a la erosión y la corrosión ambientales. [44] Estos biomarcadores son muy ventajosos y se utilizan a menudo en la detección de derrames de petróleo en las principales vías fluviales. [35] Los mismos biomarcadores también se pueden utilizar para identificar la contaminación en los aceites lubricantes . [45] Sin embargo, se puede esperar que el análisis de biomarcadores de recortes de roca sin tratar produzca resultados engañosos. Esto se debe a la posible contaminación por hidrocarburos y la biodegradación en las muestras de roca. [46]

Atmosférico

Las propiedades atmosféricas de los exoplanetas son de particular importancia, ya que las atmósferas proporcionan los observables más probables para el futuro cercano, incluidos los indicadores de habitabilidad y las biofirmas. [47] A lo largo de miles de millones de años, los procesos de vida en un planeta darían como resultado una mezcla de sustancias químicas diferente a todo lo que podría formarse en un equilibrio químico ordinario. [16] [48] [49] Por ejemplo, la vida en la Tierra genera grandes cantidades de oxígeno y pequeñas cantidades de metano .

El color de un exoplaneta (o espectro de reflectancia) también se puede utilizar como una biofirma debido al efecto de pigmentos que son exclusivamente de origen biológico, como los pigmentos de las formas de vida fototróficas y fotosintéticas. [50] [51] [52] [53] [54] Los científicos utilizan la Tierra como un ejemplo de esto cuando se la observa desde lejos (ver Punto Azul Pálido ) como una comparación con mundos observados fuera de nuestro sistema solar. [55] La radiación ultravioleta en las formas de vida también podría inducir biofluorescencia en longitudes de onda visibles que pueden ser detectadas por la nueva generación de observatorios espaciales en desarrollo. [56] [57]

Algunos científicos han informado sobre métodos para detectar hidrógeno y metano en atmósferas extraterrestres . [58] [59] Los indicadores de habitabilidad y las biofirmas deben interpretarse dentro de un contexto planetario y ambiental. [4] Por ejemplo, la presencia de oxígeno y metano juntos podría indicar el tipo de desequilibrio termoquímico extremo generado por la vida. [60] Dos de las 14.000 biofirmas atmosféricas principales propuestas son el sulfuro de dimetilo y el clorometano ( CH
3Cl ). [49] Una biofirma alternativa es la combinación de metano y dióxido de carbono. [61] [62]

Se está investigando la detección de fosfina en la atmósfera de Venus como una posible biofirma.

Desequilibrio atmosférico

La producción de metano biogénico es el principal contribuyente al flujo de metano procedente de la superficie de la Tierra. El metano tiene un sumidero fotoquímico en la atmósfera, pero se acumulará si el flujo es lo suficientemente alto. Si hay metano detectable en la atmósfera de otro planeta, especialmente con una estrella anfitriona de tipo G o K, esto puede interpretarse como una biofirma viable. [63]

Un desequilibrio en la abundancia de especies gaseosas en una atmósfera puede interpretarse como una biofirma. La vida ha alterado enormemente la atmósfera de la Tierra de una manera que sería improbable que cualquier otro proceso replicara. Por lo tanto, una desviación del equilibrio es evidencia de una biofirma. [64] [65] [66] [67] Por ejemplo, la abundancia de metano en la atmósfera de la Tierra es órdenes de magnitud superior al valor de equilibrio debido al flujo constante de metano que emite la vida en la superficie. [66] [68] Dependiendo de la estrella anfitriona, un desequilibrio en la abundancia de metano en otro planeta puede indicar una biofirma. [69]

Biofirmas agnósticas

Como la única forma de vida conocida es la que se da en la Tierra, la búsqueda de biofirmas está muy influida por los productos que la vida produce en la Tierra. Sin embargo, la vida que es diferente de la vida en la Tierra aún puede producir biofirmas que son detectables por los humanos, aunque no se sepa nada sobre su biología específica. Esta forma de biofirma se llama "biofirma agnóstica" porque es independiente de la forma de vida que la produce. Existe un amplio consenso en que toda vida, sin importar cuán diferente sea de la vida en la Tierra, necesita una fuente de energía para prosperar. [70] Esto debe implicar algún tipo de desequilibrio químico, que puede ser explotado para el metabolismo. [71] [64] [65] Los procesos geológicos son independientes de la vida, y si los científicos pueden limitar la geología lo suficientemente bien en otro planeta, entonces sabrán cuál debería ser el equilibrio geológico particular para ese planeta. Una desviación del equilibrio geológico puede interpretarse como un desequilibrio atmosférico y una biofirma agnóstica.

Antibiofirmas

De la misma manera que detectar una biofirma sería un descubrimiento significativo sobre un planeta, encontrar evidencia de que no hay vida también puede ser un descubrimiento importante sobre un planeta. La vida depende de desequilibrios redox para metabolizar los recursos disponibles en energía. La evidencia de que nada en la Tierra está aprovechando el "almuerzo gratis" disponible debido a un desequilibrio redox observado se llama antibiofirmas. [72]

Polielectrolitos

La teoría de los polielectrolitos en los genes es una biofirma genérica propuesta. En 2002, Steven A. Benner y Daniel Hutter propusieron que para que un biopolímero genético lineal disuelto en agua, como el ADN , experimente una evolución darwiniana en cualquier parte del universo, debe ser un polielectrolito , un polímero que contiene cargas iónicas repetidas . [73] Benner y otros propusieron métodos para concentrar y analizar estos biopolímeros genéticos de polielectrolitos en Marte, [74] Encélado, [75] y Europa. [76]

Ejemplos específicos

Metano en Marte

Metano (CH 4 ) en Marte: posibles fuentes y sumideros.

La presencia de metano en la atmósfera de Marte es un área de investigación en curso y un tema muy polémico. Debido a su tendencia a ser destruido en la atmósfera por la fotoquímica , la presencia de un exceso de metano en un planeta puede indicar que debe haber una fuente activa. Siendo la vida la fuente más fuerte de metano en la Tierra, observar un desequilibrio en la abundancia de metano en otro planeta podría ser una biofirma viable. [64] [65]

Desde 2004, se han producido varias detecciones de metano en la atmósfera de Marte mediante una variedad de instrumentos a bordo de orbitadores y módulos de aterrizaje terrestres en la superficie marciana, así como telescopios terrestres. [77] [78] [79] [80] [81] [82] Estas misiones informaron valores que oscilaban entre un "nivel de fondo" que oscilaba entre 0,24 y 0,65 partes por mil millones en volumen (ppbv) [83] hasta 45 ± 10 ppbv [79].

Sin embargo, las mediciones recientes realizadas con los instrumentos ACS y NOMAD a bordo del orbitador de gases traza ExoMars de la ESA-Roscosmos no han logrado detectar metano en un rango de latitudes y longitudes en ambos hemisferios marcianos. Estos instrumentos altamente sensibles fueron capaces de establecer un límite superior para la abundancia total de metano en 0,05 ppbv [84]. Esta falta de detección es una importante contradicción con lo observado previamente con instrumentos menos sensibles y seguirá siendo un argumento de peso en el debate en curso sobre la presencia de metano en la atmósfera marciana.

Además, los modelos fotoquímicos actuales no pueden explicar la presencia de metano en la atmósfera de Marte y sus rápidas variaciones en el espacio y el tiempo. [72] Ni su rápida aparición ni su desaparición pueden explicarse aún. [85] Para descartar un origen biogénico del metano, será necesaria una futura sonda o módulo de aterrizaje que albergue un espectrómetro de masas , ya que las proporciones isotópicas de carbono-12 a carbono-14 en el metano podrían distinguir entre un origen biogénico y no biogénico, de manera similar al uso del estándar δ13C para reconocer el metano biogénico en la Tierra. [86]

Atmósfera marciana

La atmósfera marciana contiene grandes cantidades de CO y H2 producidos fotoquímicamente , que son moléculas reductoras. Por lo demás, la atmósfera de Marte es mayoritariamente oxidante, lo que da lugar a una fuente de energía sin explotar que la vida podría explotar si la utilizara un metabolismo compatible con una o ambas de estas moléculas reductoras. Como estas moléculas se pueden observar, los científicos lo utilizan como prueba de una antibiofirma. [87] [88] Los científicos han utilizado este concepto como argumento contra la vida en Marte. [89]

Misiones dentro del Sistema Solar

La exploración astrobiológica se basa en la premisa de que las biofirmas encontradas en el espacio serán reconocibles como vida extraterrestre . La utilidad de una biofirma está determinada no solo por la probabilidad de que la vida la haya creado, sino también por la improbabilidad de que la produzcan procesos no biológicos (abióticos). [90] Concluir que se ha descubierto evidencia de una forma de vida extraterrestre (pasada o presente) requiere probar que una posible biofirma fue producida por las actividades o restos de vida. [1] Como ocurre con la mayoría de los descubrimientos científicos, el descubrimiento de una biofirma requerirá la acumulación de evidencia hasta que no exista otra explicación.

Entre los posibles ejemplos de una biofirma se incluyen moléculas o estructuras orgánicas complejas cuya formación es prácticamente inalcanzable en ausencia de vida: [90]

  1. Morfologías celulares y extracelulares
  2. Biomoléculas en las rocas
  3. Estructuras moleculares bioorgánicas
  4. Quiralidad
  5. Minerales biogénicos
  6. Patrones de isótopos biogénicos en minerales y compuestos orgánicos
  7. Gases atmosféricos
  8. Pigmentos fotosintéticos

ElVikingoMisiones a Marte

Las misiones Viking a Marte de la década de 1970 llevaron a cabo los primeros experimentos diseñados explícitamente para buscar biofirmas en otro planeta. Cada una de las dos sondas Viking llevaba tres experimentos de detección de vida que buscaban señales de metabolismo ; sin embargo, los resultados fueron declarados no concluyentes. [22] [91] [92] [93] [94]

Laboratorio de Ciencias de Marte

El rover Curiosity de la misión Mars Science Laboratory , con su rover Curiosity, está evaluando actualmente la habitabilidad potencial pasada y presente del entorno marciano y está intentando detectar biofirmas en la superficie de Marte. [3] Considerando el paquete de carga útil del instrumento MSL, las siguientes clases de biofirmas están dentro de la ventana de detección de MSL: morfologías de organismos (células, fósiles corporales, moldes), biotejidos (incluyendo tapetes microbianos), moléculas orgánicas de diagnóstico, firmas isotópicas, evidencia de biomineralización y bioalteración, patrones espaciales en química y gases biogénicos. [3] El rover Curiosity apunta a afloramientos para maximizar la probabilidad de detectar materia orgánica 'fosilizada' preservada en depósitos sedimentarios.

Orbitador ExoMars

El Orbitador de Gases Traza (TGO) de ExoMars 2016 es un orbitador de telecomunicaciones y un analizador de gases atmosféricos de Marte. Llevó al módulo de aterrizaje EDM Schiaparelli y luego comenzó a establecerse en su órbita científica para mapear las fuentes de metano en Marte y otros gases, y al hacerlo, ayudará a seleccionar el sitio de aterrizaje para el rover Rosalind Franklin que se lanzará en 2022. [95] El objetivo principal de la misión del rover Rosalind Franklin es la búsqueda de biofirmas en la superficie y el subsuelo mediante el uso de un taladro capaz de recolectar muestras hasta una profundidad de 2 metros (6,6 pies), lejos de la radiación destructiva que baña la superficie. [94] [96]

Explorador Mars 2020

El rover Mars 2020 , que se lanzó en 2020, tiene como objetivo investigar un entorno antiguo astrobiológicamente relevante en Marte, investigar sus procesos geológicos superficiales y su historia, incluida la evaluación de su habitabilidad pasada , la posibilidad de vida pasada en Marte y el potencial de preservación de biofirmas dentro de materiales geológicos accesibles. [97] [98] Además, almacenará en caché las muestras más interesantes para un posible transporte futuro a la Tierra.

TitánLibélula

El concepto de módulo de aterrizaje/avión Dragonfly [99] de la NASA se propone lanzar en 2025 y buscaría evidencia de biofirmas en la superficie y atmósfera rica en materia orgánica de Titán , así como estudiar su posible sopa primordial prebiótica . [100] [101] Titán es la luna más grande de Saturno y se cree ampliamente que tiene un gran océano subterráneo que consiste en una salmuera salada. [102] [103] Además, los científicos creen que Titán puede tener las condiciones necesarias para promover la química prebiótica , lo que lo convierte en un candidato principal para el descubrimiento de biofirmas. [104] [105] [106]

Clipper europeo

Clipper europeo

La sonda Europa Clipper de la NASA está diseñada como una misión de sobrevuelo a la luna galileana más pequeña de Júpiter , Europa . [107] Programada para ser lanzada en 2024, esta sonda investigará el potencial de habitabilidad en Europa. Europa es uno de los mejores candidatos para el descubrimiento de biofirmas en el Sistema Solar debido al consenso científico de que conserva un océano subterráneo, con dos a tres veces el volumen de agua de la Tierra. La evidencia de este océano subterráneo incluye:

La sonda Europa Clipper llevará instrumentos que ayudarán a confirmar la existencia y composición de un océano subterráneo y una gruesa capa de hielo. Además, cartografiará la superficie para estudiar características que puedan indicar actividad tectónica debida a un océano subterráneo. [112]

Encélado

Imagen de las columnas de agua y hielo que salen de la superficie de Encélado. Futuras misiones investigarán estos géiseres para determinar su composición y buscar señales de vida.

Aunque no hay planes establecidos para buscar biofirmas en la sexta luna más grande de Saturno , Encélado , las perspectivas de descubrimiento de biofirmas allí son lo suficientemente emocionantes como para justificar varios conceptos de misión que pueden ser financiados en el futuro. Al igual que en la luna Europa de Júpiter, hay mucha evidencia de que también existe un océano subterráneo en Encélado. Las columnas de vapor de agua fueron observadas por primera vez en 2005 por la misión Cassini [113] [114] y luego se determinó que contenían sal y compuestos orgánicos. [115] [116] En 2014, se presentó más evidencia utilizando mediciones gravimétricas en Encélado para concluir que, de hecho, hay un gran depósito de agua debajo de una superficie helada. [117] [118] [119] Los conceptos de diseño de la misión incluyen:

Todas estas misiones conceptuales tienen objetivos científicos similares: evaluar la habitabilidad de Encélado y buscar biofirmas, en línea con el mapa estratégico para explorar el mundo oceánico de Encélado. [130]

Buscando fuera del Sistema Solar

A 4,2 años luz (1,3 parsecs , 40 billones de km o 25 billones de millas) de la Tierra, el exoplaneta potencialmente habitable más cercano es Proxima Centauri b , que se descubrió en 2016. [131] [132] Esto significa que se necesitarían más de 18.100 años para llegar allí si una nave pudiera viajar constantemente tan rápido como la nave espacial Juno (250.000 kilómetros por hora o 150.000 millas por hora). [133] Actualmente no es factible enviar humanos o incluso sondas para buscar biofirmas fuera del Sistema Solar. La única forma de buscar biofirmas fuera del Sistema Solar es observando exoplanetas con telescopios.

No se han producido detecciones plausibles o confirmadas de biofirmas fuera del Sistema Solar. A pesar de ello, se trata de un campo de investigación en rápido crecimiento debido a las perspectivas de la próxima generación de telescopios. El telescopio espacial James Webb , que se lanzó en diciembre de 2021, será un próximo paso prometedor en la búsqueda de biofirmas. Aunque su rango de longitud de onda y resolución no serán compatibles con algunas de las bandas de gas de biofirmas atmosféricas más importantes, como el oxígeno, aún podrá detectar alguna evidencia de mecanismos de falsos positivos del oxígeno. [134]

La nueva generación de telescopios terrestres de clase 30 metros ( Thirty Meter Telescope y Extremely Large Telescope ) tendrá la capacidad de tomar espectros de alta resolución de atmósferas de exoplanetas en una variedad de longitudes de onda. [135] Estos telescopios serán capaces de distinguir algunos de los mecanismos de falsos positivos más difíciles, como la acumulación abiótica de oxígeno a través de la fotólisis. Además, su gran área de recolección permitirá una alta resolución angular, lo que hará que los estudios de imágenes directas sean más factibles.

Véase también

Referencias

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