La habitabilidad planetaria en el Sistema Solar es el estudio que busca la posible existencia de vida extraterrestre pasada o presente en esos cuerpos celestes. Como los exoplanetas están demasiado lejos y solo 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. La Deinococcus radiodurans sobrevivió a la exposición. En experimentos anteriores, había sobrevivido a la radiación, al vacío y a las bajas temperaturas en experimentos controlados en laboratorio. Las células externas del grupo habían muerto, pero sus restos protegieron a las células del interior, que pudieron sobrevivir. [2]
Estos estudios dan credibilidad a la teoría de la panspermia , que propone que la vida puede desplazarse a través de los planetas dentro de meteoritos. Yamagishi incluso propuso el término massapanspermia para las células que se desplazan a través del espacio en grupos en lugar de rocas. Sin embargo, la astrobióloga Natalie Grefenstette considera que los grupos de células desprotegidos no tendrían protección durante la expulsión de un planeta y la reentrada en otro. [2]
Según la NASA, Mercurio no es un planeta adecuado para la vida como la de la Tierra. Tiene una exosfera en el límite de la superficie en lugar de una atmósfera estratificada, temperaturas extremas que van desde los 430 °C (800 °F) durante el día hasta los -180 °C (-290 °F) durante la noche y una 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 apareció 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 arrancada por un gran impacto, que también habría eliminado cualquier vida en el planeta. [4]
La sonda espacial MESSENGER encontró evidencia de hielo de agua en Mercurio , dentro de cráteres permanentemente sombreados a los que no llega la luz solar. Como resultado de la delgada atmósfera, las temperaturas dentro de ellos se mantienen frías y hay muy poca sublimación . Puede haber apoyo científico, basado en estudios informados en marzo de 2020, para considerar que partes del planeta Mercurio pueden haber albergado volátiles subterráneos . [5] [6] Se considera que la geología de Mercurio está formada por cráteres de impacto y terremotos causados por un gran impacto en la cuenca Caloris . Los estudios sugieren que los tiempos requeridos no serían consistentes y que podría ser, en cambio, que los volátiles subterráneos se calentaran y sublimaran, causando que la superficie se desmoronara. Esos volátiles pueden haberse condensado en cráteres en otras partes del planeta o haberse 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 desbocado Venus tiene una temperatura de 900 grados Fahrenheit (475 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para fundir 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 la de la Tierra. [8] No hay cambios significativos de temperatura durante la noche, y la baja inclinación axial , solo 3,39 grados con respecto al Sol, hace que las temperaturas sean bastante uniformes en todo el planeta y sin estaciones notables . [9]
Venus probablemente tuvo agua líquida en su superficie durante al menos unos pocos millones de años después de su formación. [10] [11] La Venus Express detectó que Venus pierde oxígeno e hidrógeno al espacio, y que el hidrógeno que escapa duplica el oxígeno. La fuente podría ser el agua venusiana, 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, el agua de la superficie puede haber sido solo atmosférica y no formar ningún océano. [10] El astrobiólogo David Grinspoon considera que aunque 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 durado 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 . Como la mayor parte del dióxido de carbono permaneció en la atmósfera para siempre, el efecto invernadero empeoró aún más. [12]
Sin embargo, entre las altitudes de 50 y 65 kilómetros, la presión y la temperatura son similares a las de la Tierra, y pueden acomodar microorganismos extremófilos termoacidofílicos en las capas superiores ácidas de la atmósfera de Venus. [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 entornos 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 especular en septiembre de 2020 que podría haber vida existente actualmente presente en la atmósfera. [17] [18] Investigaciones posteriores atribuyeron la señal espectroscópica que se interpretó como fosfina al dióxido de azufre , [19] o encontraron que, de hecho, no había una línea de absorción. [20] [21]
La Tierra es el único cuerpo celeste del que se sabe con certeza 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 existen una gran cantidad de elementos requeridos por las formas de vida, como el carbono, el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el 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 prosperan con el calor geotérmico.
La atmósfera de la Tierra también juega un papel importante. La capa de ozono protege al planeta de las radiaciones dañinas del Sol, y el oxígeno libre es lo suficientemente abundante para 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 al planeta de su atmósfera. [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]
Existen otros elementos que favorecieron 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 las mareas y la atmósfera permite la distribución del calor, por lo que las temperaturas son en gran medida uniformes y sin grandes cambios bruscos. 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 una manera similar a la que utilizamos para estudiar otros planetas. La presencia de vida en la Tierra pudo 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 podían ser causadas por razones naturales. [26]
A pesar de su proximidad a la Tierra, la Luna es en su mayor parte inhóspita para la vida. No se ha encontrado vida lunar nativa, ni siquiera 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 sombreados ) y no hay protección contra la radiación del Sol.
Sin embargo, las circunstancias podrían haber sido diferentes en el pasado. Hay dos posibles períodos de tiempo de habitabilidad: justo después de su origen , y durante un período de alta actividad volcánica. En el primer caso, se debate cuántos volátiles sobrevivirían en el disco de escombros, pero se piensa que algo de agua podría haber sido retenida gracias a su dificultad para difundirse en un vapor dominado por silicatos. En el segundo caso, gracias a la desgasificación extrema 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 alta que en Marte y puede ser suficiente para permitir agua líquida en la superficie, 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 de la Luna que sugerirían una antigua exposición al agua de magma. [33] La Luna primitiva también puede 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 en la Universidad de Londres, considera que esas teorías pueden probarse adecuadamente si una futura expedición a la Luna busca marcadores de vida en muestras lunares de la era de la actividad volcánica, y probando la supervivencia de microorganismos en un entorno lunar simulado que intente imitar esa era lunar específica. [34]
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Marte es el cuerpo celeste del sistema solar con más similitudes con la Tierra. Un sol marciano dura casi lo mismo que un día terrestre, y su inclinación axial le da estaciones similares. Hay agua en Marte , la mayor parte congelada en los casquetes polares marcianos , y parte de ella bajo tierra. Sin embargo, hay muchos obstáculos para su habitabilidad. La temperatura de la superficie promedia alrededor de -60 grados Celsius (-80 grados Fahrenheit). [35] No hay cuerpos permanentes de agua líquida en la superficie. La atmósfera es delgada, y más del 96% de ella es dióxido de carbono tóxico . Su presión atmosférica es inferior al 1% que la de la Tierra. Combinado con su falta de magnetosfera , Marte está expuesto a la radiación dañina del Sol. Aunque ningún astronauta ha puesto un pie en Marte, el planeta ha sido estudiado en gran detalle por los rovers. Hasta ahora, no se han encontrado formas de vida nativas. [36] El origen de la posible biofirma de metano observada en la atmósfera de Marte no se explica, aunque se han propuesto hipótesis que no involucran la vida. [37]
Se piensa, sin embargo, que esas condiciones pudieron haber sido diferentes en el pasado. Marte podría haber tenido cuerpos de agua, una atmósfera más espesa y una magnetosfera en funcionamiento, y podría haber sido habitable entonces. El rover Opportunity fue el primero en descubrir evidencias de ese pasado húmedo, pero estudios posteriores encontraron 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 pudieron formarse en agua con un pH neutro. Por esta razón, la NASA lo seleccionó para el aterrizaje del rover Curiosity . [38] [39]
Se sospecha que el cráter Jezero es el lugar donde se encontraba un antiguo lago. Por este motivo, la NASA envió el rover Perseverance para investigar. Aunque no se ha encontrado vida real, las rocas aún pueden contener rastros fósiles de vida antigua, si es que el lago la tuvo. [36] También se sugiere que la vida microscópica puede haber escapado a las condiciones cada vez peores de la superficie moviéndose bajo tierra. Un experimento simuló esas condiciones para comprobar las reacciones del liquen y descubrió que sobrevivió al encontrar 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 tiempos tan distantes es una tarea increíblemente difícil, incluso para las formas de vida más antiguas conocidas en la Tierra . Tales fósiles requieren un material capaz de preservar las estructuras celulares y sobrevivir a los procesos de degradación de la formación de rocas y del medio ambiente. El conocimiento de la tafonomía para esos casos se limita a los escasos fósiles encontrados hasta ahora, y se basa en el entorno de la Tierra, que difiere enormemente del marciano. [41]
Ceres , el único planeta enano del cinturón de asteroides , tiene una fina atmósfera de vapor de agua. [42] [43] Es probable que el vapor sea el resultado de impactos de meteoritos que contienen hielo, pero apenas hay una atmósfera además de dicho vapor. [44] Sin embargo, la presencia de agua había llevado a especular sobre la posibilidad de que allí pudiera haber vida. [45] [46] [47] Incluso se conjetura que Ceres podría ser la fuente de vida en la Tierra por panspermia, ya que su pequeño tamaño permitiría que fragmentos de este escaparan de su gravedad con mayor facilidad. [45] Aunque el planeta enano podría no tener seres vivos en la actualidad, podría haber señales de que albergó vida en el pasado. [48]
Sin embargo, el agua de Ceres no es líquida en la superficie, sino que se encuentra congelada 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 que genere disrupciones de marea como las lunas de los gigantes gaseosos. [45] Sin embargo, los estudios de 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 para 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 piensa que la vida allí es poco probable. [51] Además, como Júpiter es un gigante gaseoso que no tiene superficie, cualquier microorganismo potencial tendría 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 por las partes más profundas de Júpiter. En esas áreas la presión atmosférica es 1.000 veces 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 la posibilidad de agua líquida, no se puede descartar por completo la posibilidad de vida. Por lo tanto, aunque parezca muy improbable, la vida en Júpiter no está fuera del alcance de nuestra imaginación". [53]
Calisto tiene una atmósfera delgada y un océano subterráneo, y puede ser un candidato para albergar vida. Está más distante del planeta que otras lunas, por lo que las fuerzas de marea son más débiles, pero también recibe menos radiación dañina. [54]
Europa podría tener un océano líquido bajo su superficie helada, que podría ser un entorno habitable. Este océano potencial fue detectado por primera vez por las dos sondas 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 el estudio de este océano, aunque podría ser investigado a través de posibles columnas de erupción que alcancen el espacio exterior. [56]
La vida necesitaría agua líquida, una serie de 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 un respiradero hidrotermal , que aún no ha sido detectado. [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 finalmente haría caer el hielo superficial en el lado inferior en contacto con el océano. [58] Este proceso permitiría que algo de aire de la superficie finalmente llegara al océano de abajo. [59] Greenberg considera que el primer oxígeno superficial en llegar a los océanos lo habría hecho después de un par de miles de millones de años, lo que permitió que la vida surgiera 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 sostener una población comparable a todos los peces de la Tierra. [58]
El 11 de diciembre de 2013, la NASA informó de la detección de " minerales arcillosos " (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 un cometa , según los científicos. [60] El Europa Clipper , que evaluaría la habitabilidad de Europa, se lanzó en 2024 y está previsto que llegue a la luna en 2030. [61] El océano subterráneo de Europa se considera el mejor objetivo para el descubrimiento de vida. [57] [61]
Ganimedes , 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 es probable que sea tan hostil a la vida como ellas. [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 delgada atmósfera de Ganimedes. La luna probablemente tiene 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 Ganimedes, tendría una temperatura cercana a los 1600 K. Se sospecha que este entorno en particular es probablemente habitable. [23] La luna está preparada para ser objeto de investigación por parte del Jupiter Icy Moons Explorer de la Agencia Espacial Europea , que se lanzó en 2023 y llegará al sistema joviano en 2031.
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 de su órbita ovalada alrededor de él. Aun así, la superficie sigue siendo fría: -143 Cº. La atmósfera es 200 veces más ligera que la de la Tierra, la proximidad de Júpiter le da mucha radiación y está completamente desprovista de agua. Sin embargo, es posible que haya tenido agua en el pasado, y tal vez formas de vida bajo tierra. [54]
Al igual que Júpiter, Saturno no es un lugar donde se pueda desarrollar 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 está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, con trazas de agua helada. Las temperaturas cerca de la superficie rondan los -150 °C. El planeta se calienta en su interior, pero en las profundidades, donde el agua puede estar líquida, la presión atmosférica es demasiado alta. [64]
Encélado , la sexta luna más grande de Saturno, tiene algunas de las condiciones para la vida, incluyendo actividad geotérmica y vapor de agua, así como posibles océanos bajo el hielo calentados por efectos de mareas. [65] [66] La sonda Cassini-Huygens detectó carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, todos elementos clave para sustentar la vida, durante su sobrevuelo de 2005 a través de uno de los géiseres de Encélado que arrojan 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 los otros cuerpos del Sistema Solar desde Encélado. [67]
Mimas , la séptima luna más grande de Saturno, es similar en tamaño y ubicación orbital a Encélado. En 2024, basándose en datos orbitales de la misión Cassini-Huygens , se calculó que Mimas contiene un gran océano subterráneo calentado por las mareas que comienza a unos 20-30 km por debajo de la superficie, muy llena de cráteres pero antigua y bien conservada, lo que sugiere la posibilidad de vida. [68]
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. [69] [70] [71] Más datos de Cassini han fortalecido la evidencia de que Titán probablemente alberga una capa de agua líquida debajo de su capa de hielo. [72] El análisis de los datos de la misión ha descubierto aspectos de la química atmosférica cerca de la superficie que son consistentes con la hipótesis de que los organismos allí , si están presentes, podrían estar consumiendo hidrógeno, acetileno y etano, y produciendo metano, pero no la prueban. [73] [74] [75] 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 helado , sea habitable. Las temperaturas y presiones locales pueden ser demasiado extremas y los materiales demasiado volátiles. [76] La única nave espacial que visitó y observó Urano y sus lunas en detalle fue la Voyager 2 en 1986.
Sin embargo, las cinco lunas principales de Urano pueden haber albergado océanos subterráneos calentados por las mareas en algún momento de sus historias, según las observaciones de la variada geología de Ariel y Miranda , [77] [78] combinadas con modelos informáticos de las cuatro lunas más grandes, siendo Titania , la más grande, considerada la más probable. [79]
También es poco probable que el planeta Neptuno , otro gigante helado explorado por la Voyager 2 , sea habitable. Las temperaturas y presiones locales pueden ser demasiado extremas y los materiales demasiado volátiles. [80]
Sin embargo, se ha demostrado ampliamente que la luna Tritón tiene criovulcanismo en su superficie, así como depósitos de hielo de agua y una geología relativamente joven y suave para su edad, lo que plantea la posibilidad de un océano subterráneo. [81] [82] [51] [83] [84] [85]
El planeta enano Plutón es demasiado frío para albergar vida en su superficie. Tiene una temperatura media de -232 °C y el agua superficial solo existe en estado rocoso. El interior de Plutón puede ser más cálido y tal vez contenga un océano subterráneo. Además, entra en juego la posibilidad de actividad geotérmica. Esto, combinado con el hecho de que Plutón tiene una órbita excéntrica, lo que a veces lo hace más cercano al Sol, significa que existe una pequeña posibilidad de que el planeta enano pueda contener vida. [86]
El planeta enano Makemake no es habitable debido a sus temperaturas extremadamente bajas. [87] Lo mismo ocurre con Haumea [88] y Eris . [89]