La habitabilidad planetaria en el Sistema Solar es el estudio que busca la posible existencia de vida extraterrestre pasada o presente en dichos cuerpos celestes. Como los exoplanetas están demasiado lejos y sólo pueden estudiarse por medios indirectos, los cuerpos celestes del Sistema Solar permiten un estudio mucho más detallado: observación directa con telescopios , sondas espaciales , rovers e incluso vuelos espaciales tripulados .
El vacío del espacio exterior es un entorno hostil. Además del vacío en sí, las temperaturas son extremadamente bajas y hay una gran cantidad de radiación solar. La vida multicelular no puede soportar tales condiciones. [1] Las bacterias tampoco pueden prosperar en el vacío, pero pueden sobrevivir en circunstancias especiales. Un experimento del microbiólogo Akihiko Yamagishi realizado en la Estación Espacial Internacional expuso a un grupo de bacterias al vacío, completamente desprotegidas, durante tres años. El Deinococcus radiodurans sobrevivió a la exposición. En experimentos anteriores, había sobrevivido a la radiación, el vacío y las bajas temperaturas en experimentos controlados en laboratorio. Las células exteriores del grupo habían muerto, pero sus restos protegieron a las células del interior, que pudieron sobrevivir. [2]
Esos estudios dan crédito a la teoría de la panspermia , que propone que la vida puede moverse a través de planetas dentro de meteoritos. Yamagishi incluso propuso el término masapanspermia para las células que se mueven por el espacio en grupos en lugar de rocas. Sin embargo, la astrobióloga Natalie Grefenstette considera que los grupos de células desprotegidas no tendrían protección durante la expulsión de un planeta y el reingreso a otro. [2]
Según la NASA, Mercurio no es un planeta adecuado para vida similar a la Tierra. Tiene una exosfera límite superficial en lugar de una atmósfera en capas, temperaturas extremas que oscilan entre 800 °F (430 °C) durante el día y -290 °F (-180 °C) durante la noche, y alta radiación solar. Es poco probable que algún ser vivo pueda soportar esas condiciones. [3] Tampoco es probable que se encuentren restos de vida antigua. Si alguna vez apareciera algún tipo de vida en el planeta, habría sufrido un evento de extinción en muy poco tiempo. También se sospecha que la mayor parte de la superficie planetaria fue destruida por un gran impacto, que también habría eliminado cualquier vida en el planeta. [4]
La nave espacial MESSENGER encontró evidencia de hielo de agua en Mercurio , dentro de cráteres permanentemente en sombra a los que no llega la luz solar. Como resultado de la fina atmósfera, las temperaturas en su interior se mantienen frías y hay muy poca sublimación . Puede haber respaldo científico, basado en estudios reportados en marzo de 2020, para considerar que partes del planeta Mercurio pueden haber albergado volátiles bajo la superficie . [5] [6] Se considera que la geología de Mercurio está determinada por cráteres de impacto y terremotos causados por un gran impacto en la cuenca de Caloris . Los estudios sugieren que los tiempos requeridos no serían consistentes y que podría ser que los volátiles del subsuelo se calentaran y sublimaran, provocando que la superficie se desmoronara. Es posible que esos volátiles se hayan condensado en cráteres de otras partes del planeta o se hayan perdido en el espacio por los vientos solares. No se sabe qué volátiles pueden haber sido parte de este proceso. [7]
La superficie de Venus es completamente inhóspita para la vida. Como resultado de un efecto invernadero descontrolado, Venus tiene una temperatura de 900 grados Fahrenheit (475 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para derretir el plomo. Es el planeta más caliente del Sistema Solar, incluso más que Mercurio, a pesar de estar más alejado del Sol. [8] Asimismo, la atmósfera de Venus es casi completamente dióxido de carbono, y la presión atmosférica es 90 veces mayor que la de la Tierra. [8] No hay cambios significativos de temperatura durante la noche, y la baja inclinación axial , sólo 3,39 grados con respecto al Sol, hace que las temperaturas sean bastante uniformes en todo el planeta y sin estaciones marcadas . [9]
Es probable que Venus haya tenido agua líquida en su superficie durante al menos unos pocos millones de años después de su formación. [10] [11] El Venus Express detectó que Venus pierde oxígeno e hidrógeno en el espacio, y que el hidrógeno que se escapa duplica el oxígeno. La fuente podría ser agua de Venus, que la radiación ultravioleta del Sol descompone en su composición básica. También hay deuterio en la atmósfera del planeta, un tipo pesado de hidrógeno que es menos capaz de escapar de la gravedad del planeta. Sin embargo, es posible que el agua superficial fuera sólo atmosférica y no formara océanos. [10] El astrobiólogo David Grinspoon considera que si bien no hay pruebas de que Venus tuviera océanos, es probable que los tuviera, como resultado de procesos similares a los que tuvieron lugar en la Tierra. Considera que esos océanos pueden haber existido durante 600 millones de años y se perdieron hace 4 mil millones de años. [11] La creciente escasez de agua líquida alteró el ciclo del carbono , reduciendo el secuestro de carbono . Dado que la mayor parte del dióxido de carbono permaneció en la atmósfera para siempre, el efecto invernadero empeoró aún más. [12]
Sin embargo, entre 50 y 65 kilómetros de altitud, la presión y la temperatura son similares a las de la Tierra y puede albergar microorganismos extremófilos termoacidófilos en las capas superiores ácidas de la atmósfera venusiana. [13] [14] [15] [16] Según esta teoría, la vida habría comenzado en los océanos de Venus cuando el planeta era más frío, se habría adaptado a otros ambientes como lo hizo en la Tierra y habría permanecido en la última zona habitable del planeta. . [16] La supuesta detección de una línea de absorción de fosfina en la atmósfera de Venus, sin una vía conocida para la producción abiótica, llevó a la especulación en septiembre de 2020 de que podría haber vida actualmente presente en la atmósfera. [17] [18] Investigaciones posteriores atribuyeron la señal espectroscópica que se interpretó como fosfina al dióxido de azufre , [19] o descubrieron que en realidad no había ninguna línea de absorción. [20] [21]
La Tierra es el único cuerpo celeste del que se sabe con seguridad que ha generado seres vivos y, por tanto, el único ejemplo actual de planeta habitable. A una distancia de 1 UA del Sol, se encuentra dentro de la zona habitable circunestelar del Sistema Solar, lo que significa que puede tener océanos de agua en estado líquido. [22] También hay una gran cantidad de elementos requeridos por las formas de vida, como carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y fósforo. [23] El Sol proporciona energía para la mayoría de los ecosistemas de la Tierra, procesada por los vegetales con la fotosíntesis , pero también hay ecosistemas en las zonas profundas de los océanos que nunca reciben luz solar y, en cambio, prosperan gracias al calor geotérmico.
La atmósfera de la Tierra también juega un papel importante. La capa de ozono protege al planeta de las radiaciones nocivas del Sol y el oxígeno libre es suficiente para cubrir las necesidades respiratorias de la vida terrestre. [24] La magnetosfera de la Tierra , generada por su núcleo activo , también es importante para la habitabilidad a largo plazo de la Tierra, ya que evita que los vientos solares despojen la atmósfera del planeta. [25] La atmósfera es lo suficientemente espesa como para generar presión atmosférica al nivel del mar que mantiene el agua en estado líquido, pero tampoco es lo suficientemente fuerte como para ser dañina. [23]
Hay otros elementos que beneficiaron la presencia de vida, pero no está del todo claro si la vida podría haber prosperado o no sin ellos. El planeta no está bloqueado por mareas y la atmósfera permite la distribución del calor, por lo que las temperaturas son en gran medida uniformes y sin grandes cambios rápidos. Los cuerpos de agua cubren la mayor parte del mundo pero aún dejan grandes masas de tierra e interactúan con las rocas en el fondo. Un cuerpo celeste cercano, la Luna, somete a la Tierra a fuerzas de marea sustanciales pero no catastróficas. [23]
Siguiendo una sugerencia de Carl Sagan , la sonda Galileo estudió la Tierra desde la distancia, para estudiarla de forma similar a la que utilizamos para estudiar otros planetas. La presencia de vida en la Tierra podría confirmarse por los niveles de oxígeno y metano en la atmósfera, y el borde rojo era evidencia de plantas. Incluso detectó una tecnofirma , fuertes ondas de radio que no pueden ser causadas por razones naturales. [26]
A pesar de su proximidad a la Tierra, la Luna es prácticamente inhóspita para la vida. No se ha encontrado vida lunar nativa, incluidos signos de vida en las muestras de rocas y suelo lunares. [27] En 2019, la nave israelí Beresheet que transportaba tardígrados se estrelló en la Luna . [28] Si bien sus "posibilidades de supervivencia" eran "extremadamente altas", [29] fue la fuerza del choque, y no el entorno de la Luna, lo que probablemente los mató. [30]
La atmósfera de la Luna es casi inexistente, no hay agua líquida (aunque hay hielo sólido en algunos cráteres permanentemente en sombra ) y no hay protección contra la radiación del Sol.
Sin embargo, las circunstancias podrían haber sido diferentes en el pasado. Hay dos posibles periodos temporales de habitabilidad: inmediatamente después de su origen , y durante un periodo de alta actividad volcánica. En el primer caso, se debate cuántos volátiles sobrevivirían en el disco de escombros, pero se cree que algo de agua podría haber quedado retenida gracias a su dificultad para difundirse en un vapor dominado por silicatos. En el segundo caso, gracias a la extrema desgasificación del magma lunar, la Luna podría tener una atmósfera de 10 milibares. [31] Aunque eso es solo el 1% de la atmósfera de la Tierra, es más alto que en Marte y puede ser suficiente para permitir que haya agua superficial líquida, como en el teorizado océano de magma lunar . [32] Esta teoría está respaldada por estudios de rocas y suelo lunares, que estaban más hidratados de lo esperado. Los estudios de vulcanismo lunar también revelan agua dentro de la Luna, y que el manto lunar tendría una composición de agua similar al manto superior de la Tierra . [31]
Esto puede ser confirmado por estudios sobre la corteza lunar que sugerirían una antigua exposición al agua de magma. [33] La Luna primitiva también pudo haber tenido su propio campo magnético, desviando los vientos solares. [34] La vida en la Luna puede haber sido el resultado de un proceso local de abiogénesis, pero también de la panspermia de la Tierra. [34]
Dirk Schulze-Makuch, profesor de ciencia planetaria y astrobiología de la Universidad de Londres, considera que estas teorías podrán comprobarse adecuadamente si una futura expedición a la Luna busca marcadores de vida en muestras lunares de la era de la actividad volcánica y prueba la supervivencia. de microorganismos en un entorno lunar simulado que intentan imitar esa edad lunar específica. [34]
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Marte es el cuerpo celeste del sistema solar con más similitudes con la Tierra. Un sol de Marte dura casi lo mismo que un día terrestre y su inclinación axial le confiere estaciones similares. Hay agua en Marte , la mayor parte congelada en los casquetes polares marcianos , y parte bajo tierra. Sin embargo, existen muchos obstáculos para su habitabilidad. La temperatura de la superficie promedia unos -60 grados Celsius (-80 grados Fahrenheit). [35] No hay cuerpos permanentes de agua líquida en la superficie. La atmósfera es delgada y contiene más del 96% de dióxido de carbono tóxico . Su presión atmosférica es inferior al 1% que la de la Tierra. Combinado con su falta de magnetosfera , Marte está abierto a la radiación dañina del Sol. Aunque ningún astronauta ha puesto un pie en Marte, los rovers han estudiado el planeta con gran detalle. Hasta el momento no se ha encontrado ninguna forma de vida nativa. [36] El origen de la posible biofirma del metano observada en la atmósfera de Marte no está explicado, aunque se han propuesto hipótesis que no implican vida. [37]
Sin embargo, se cree que esas condiciones pueden haber sido diferentes en el pasado. Marte podría haber tenido cuerpos de agua, una atmósfera más espesa y una magnetosfera en funcionamiento, y puede haber sido habitable en ese entonces. El rover Opportunity descubrió por primera vez evidencias de un pasado tan húmedo, pero estudios posteriores descubrieron que los territorios estudiados por el rover estaban en contacto con ácido sulfúrico, no con agua. [38] El cráter Gale , por otro lado, tiene minerales arcillosos que solo podrían haberse formado en agua con un PH neutro. Por este motivo, la NASA lo seleccionó para el aterrizaje del rover Curiosity . [38] [39]
Se sospecha que el cráter Jezero alberga un antiguo lago. Por este motivo la NASA envió el rover Perseverance a investigar. Aunque no se ha encontrado vida real, las rocas aún pueden contener rastros fósiles de vida antigua, si es que el lago los tenía. [36] También se sugiere que la vida microscópica puede haber escapado del empeoramiento de las condiciones de la superficie al moverse bajo tierra. Un experimento simuló esas condiciones para comprobar las reacciones del liquen y descubrió que sobrevivía encontrando refugio en grietas de rocas y huecos del suelo. [40]
Aunque muchos estudios geológicos sugieren que Marte fue habitable en el pasado, eso no significa necesariamente que estuviera habitado. Encontrar fósiles de vida microscópica de épocas tan lejanas es una tarea increíblemente difícil, incluso para las primeras formas de vida conocidas en la Tierra . Estos fósiles requieren un material capaz de preservar las estructuras celulares y sobrevivir a los procesos ambientales y de formación de rocas degradantes. El conocimiento de la tafonomía para esos casos se limita a los escasos fósiles encontrados hasta ahora y se basan en el entorno de la Tierra, que difiere mucho del marciano. [41]
Ceres , el único planeta enano del cinturón de asteroides , tiene una fina atmósfera de vapor de agua. [42] [43] El vapor es probablemente el resultado de impactos de meteoritos que contienen hielo, pero apenas hay atmósfera además de dicho vapor. [44] Sin embargo, la presencia de agua había llevado a especular que la vida podría ser posible allí. [45] [46] [47] Incluso se conjetura que Ceres podría ser fuente de vida en la Tierra por panspermia, ya que su pequeño tamaño permitiría que fragmentos de ella escaparan más fácilmente de su gravedad. [45] Aunque el planeta enano podría no tener seres vivos hoy, podría haber signos de que albergó vida en el pasado. [48]
El agua de Ceres, sin embargo, no es agua líquida en la superficie. Viene congelado en meteoritos y se sublima hasta convertirse en vapor. El planeta enano está fuera de la zona habitable, es demasiado pequeño para tener actividad tectónica sostenida y no orbita alrededor de un cuerpo con mareas disruptivas como las lunas de los gigantes gaseosos. [45] Sin embargo, los estudios realizados por la sonda espacial Dawn confirmaron que Ceres tiene agua líquida enriquecida con sal bajo tierra. [49]
Carl Sagan y otros en los años 1960 y 1970 calcularon las condiciones de los microorganismos hipotéticos que viven en la atmósfera de Júpiter . [50] Sin embargo, la intensa radiación y otras condiciones no parecen permitir la encapsulación y la bioquímica molecular, por lo que se cree que la vida allí es poco probable. [51] Además, como Júpiter es un gigante gaseoso no tiene superficie, los posibles microorganismos tendrían que estar en el aire. Aunque hay algunas capas de la atmósfera que pueden ser habitables, el clima joviano está en constante turbulencia y esos microorganismos eventualmente serían absorbidos hacia las partes más profundas de Júpiter. En esas zonas la presión atmosférica es 1.000 veces mayor que la de la Tierra y las temperaturas pueden alcanzar los 10.000 grados. [52] Sin embargo, se descubrió que la Gran Mancha Roja contiene nubes de agua. El astrofísico Máté Ádámkovics afirmó que "donde existe potencial para agua líquida, no se puede descartar por completo la posibilidad de vida. Así, aunque parezca muy improbable, la vida en Júpiter no está más allá del alcance de nuestra imaginación". [53]
Calisto tiene una atmósfera delgada y un océano subterráneo, y puede ser candidata a albergar vida. Está más alejada del planeta que otras lunas, por lo que las fuerzas de marea son más débiles, pero también recibe radiación menos dañina. [54]
Europa puede tener un océano líquido debajo de su superficie helada, lo que puede ser un entorno habitable. Este océano potencial fue detectado por primera vez por las dos naves espaciales Voyager y luego respaldado por estudios con telescopios desde la Tierra. Las estimaciones actuales consideran que este océano puede contener el doble de agua que todos los océanos de la Tierra juntos, a pesar del menor tamaño de Europa. La corteza de hielo tendría entre 24 y 40 kilómetros de espesor y puede representar un obstáculo para estudiar este océano, aunque podría ser sondeado a través de posibles columnas eruptivas que lleguen al espacio exterior. [56]
La vida necesitaría agua líquida, varios elementos químicos y una fuente de energía. Aunque Europa puede tener los dos primeros elementos, no está confirmado si tiene los tres. Una fuente potencial de energía sería una fuente hidrotermal , que aún no ha sido detectada. [56] La luz solar no se considera una fuente de energía viable, ya que es demasiado débil en el sistema de Júpiter y también tendría que atravesar la gruesa superficie de hielo. Otras fuentes de energía propuestas, aunque todavía especulativas, son la magnetosfera de Júpiter y la energía cinética . [57]
A diferencia de los océanos de la Tierra, los océanos de Europa estarían bajo una gruesa capa de hielo permanente, lo que puede dificultar la aireación del agua . Richard Greenberg de la Universidad de Arizona considera que la capa de hielo no sería un bloque homogéneo, sino que el hielo estaría más bien en un ciclo renovándose en la parte superior y enterrando el hielo superficial más profundamente, lo que eventualmente haría caer el hielo superficial hacia la parte inferior. lado en contacto con el océano. [58] Este proceso permitiría que algo de aire de la superficie eventualmente llegue al océano. [59] Greenberg considera que el primer oxígeno superficial que llegó a los océanos lo habría hecho después de un par de miles de millones de años, permitiendo que la vida emergiera y desarrollara defensas contra la oxidación. [58] También considera que, una vez iniciado el proceso, la cantidad de oxígeno permitiría incluso el desarrollo de seres multicelulares, y tal vez incluso sustentaría una población comparable a la de todos los peces de la Tierra. [58]
El 11 de diciembre de 2013, la NASA informó de la detección de " minerales similares a la arcilla " (específicamente, filosilicatos ), a menudo asociados con materiales orgánicos , en la corteza helada de Europa. [60] La presencia de los minerales puede haber sido el resultado de una colisión con un asteroide o cometa , según los científicos. [60] El Europa Clipper , que evaluaría la habitabilidad de Europa, está previsto para su lanzamiento en 2024 y alcanzar la Luna en 2030. [61] El océano subterráneo de Europa se considera el mejor objetivo para el descubrimiento de vida. [57] [61]
Ganímedes , la luna más grande del sistema solar, es la única que tiene un campo magnético propio. La superficie parece similar a Mercurio y la Luna, y probablemente sea tan hostil a la vida como ellos. [23] Se sospecha que tiene un océano debajo de la superficie, y que la vida primitiva puede ser posible allí. [62] Esta sospecha se debe al nivel inusualmente alto de vapor de agua en la fina atmósfera de Ganímedes. Es probable que la luna tenga varias capas de hielo y agua líquida y, finalmente, una capa líquida en contacto con el manto. El núcleo, la causa probable del campo magnético de Ganímedes, tendría una temperatura cercana a los 1600 K. Se sospecha que este entorno en particular sea habitable. [23]
De todas las lunas galileanas, Ío es la más cercana al planeta. Es la luna con mayor actividad volcánica del Sistema Solar, como resultado de las fuerzas de marea del planeta y su órbita ovalada a su alrededor. Aun así, la superficie sigue fría: -143 Cº. La atmósfera es 200 veces más ligera que la terrestre, la proximidad de Júpiter emite mucha radiación y está completamente desprovista de agua. Sin embargo, es posible que haya tenido agua en el pasado y quizás formas de vida bajo tierra. [54]
Al igual que Júpiter, no es probable que Saturno albergue vida. Es un gigante gaseoso y las temperaturas, presiones y materiales que se encuentran en él son demasiado peligrosos para la vida. [63] El planeta es hidrógeno y helio en su mayor parte, con trazas de agua helada. Las temperaturas cerca de la superficie rondan los -150 C. El planeta se calienta en el interior, pero en las profundidades, donde el agua puede ser líquida, la presión atmosférica es demasiado alta. [64]
Encelado , una luna de Saturno, tiene algunas de las condiciones para la vida, incluida la actividad geotérmica y el vapor de agua, así como posibles océanos bajo el hielo calentados por los efectos de las mareas. [65] [66] La sonda Cassini-Huygens detectó carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, todos elementos clave para sustentar la vida, durante su sobrevuelo en 2005 a través de uno de los géiseres de Encelado que arroja hielo y gas. La temperatura y la densidad de las columnas indican una fuente acuosa más cálida debajo de la superficie. De los cuerpos en los que es posible la vida, los organismos vivos podrían ingresar más fácilmente a otros cuerpos del Sistema Solar desde Encelado. [67]
Titán , la luna más grande de Saturno , es la única luna conocida en el Sistema Solar con una atmósfera significativa. Los datos de la misión Cassini-Huygens refutaron la hipótesis de un océano global de hidrocarburos , pero más tarde demostraron la existencia de lagos de hidrocarburos líquidos en las regiones polares, los primeros cuerpos estables de líquido superficial descubiertos fuera de la Tierra. [68] [69] [70] El análisis de los datos de la misión ha descubierto aspectos de la química atmosférica cerca de la superficie que son consistentes con, pero no prueban, la hipótesis de que los organismos allí , si están presentes, podrían estar consumiendo hidrógeno, acetileno y etano y producir metano. [71] [72] [73] La misión Dragonfly de la NASA está programada para aterrizar en Titán a mediados de la década de 2030 con un helicóptero con capacidad VTOL con una fecha de lanzamiento fijada para 2027.
Es poco probable que el planeta Urano , un gigante de hielo , sea habitable. Las temperaturas y presiones locales pueden ser demasiado extremas y los materiales demasiado volátiles. [74]
También es poco probable que el planeta Neptuno , otro gigante de hielo , sea habitable. Las temperaturas y presiones locales pueden ser demasiado extremas y los materiales demasiado volátiles. [75]
El planeta enano Plutón es demasiado frío para sustentar vida en la superficie. Tiene una media de -232 °C y el agua superficial sólo existe en estado rocoso. El interior de Plutón puede ser más cálido y quizás contener un océano subterráneo. Además, entra en juego la posibilidad de actividad geotérmica. Eso, combinado con el hecho de que Plutón tiene una órbita excéntrica, lo que a veces lo acerca al Sol, significa que existe una pequeña posibilidad de que el planeta enano pueda contener vida. [76]
El planeta enano Makemake no es habitable debido a sus temperaturas extremadamente bajas. [77] Lo mismo ocurre con Haumea [78] y Eris . [79]