Para poder ir definiendo este concepto, tenemos que partir de la base que para analizar si un cuerpo astronómico es capaz de albergar vida, se deben proyectar las condiciones y el entorno necesario en el que la vida se desarrolla en nuestro planeta, y aplicarlos en los cuerpos que se desea investigar. Eso es asi ya que no nos es posible poder viajar y analizarla en primera persona en los escenarios en cuestion; por lo tanto analizando la muchisima información que obtenemos de los cuerpos a analizar, debemos crear escenarios virtuales y comenzar a conjeturar sobre como se desarrollaria la vida y si esto es posible.
En el año 2002 las científicas Margaret Turnbull y Jill Tarter desarrollaron el "HabCat" (o "Catálogo de Sistemas Estelares Habitables") ellas selecionaron un grupo de 17000 estrellas de las que conforman el catálogo Hipparcos. Las cualidades que permitieron esta selección corresponden a sus características físicas; estas características son: Tipo Espectral, Zona Habitable, Variación Estelar y Metalicidad. A continuación describiremos dichas características:
Tipo Espectral
El tipo espectral de una estrella representa la temperatura de su fotósfera la cual esta correlacionada con su masa. Las estrellas del "HabCat" tienen un rango de temperatura que va desde los 7000 Kelvin a 4000 K, nuestro sol esta en un punto medio entre estos dos valores; este tipo de estrellas además poseen otras características favorables, como ser:
Son estrellas que duran el tiempo sufuciente como para permitir el desarrollo de vida en algun planeta de su sistema; otros tipos de estrellas, las mas brillantes, duran poco tiempo lo cual no alcanza para que la vida llegue a proliferar.
Emiten la suficiente radiación ultravioleta de alta energía para que se produzcan fenómenos atmosféricos importantes como la formación de ozono, pero no tanta como para que la ionización destruya la vida.
Puede existir agua líquida en la superficie de los planetas que orbitan a una distancia que no produce acoplamiento de marea.
Zona Habitable Estable
La zona habitable de una estrella corresponde a una franja puramente teorica en la cual los planetas que estan dentro de ella tendrían la posibilidad de contener agua en estado líquido.
Estamos partiendo de la premisa que el agua es
un elemento fundamental para que la vida se
desarrolle, pero esto no significa que la vida no
pueda proliferar en hambientes sin agua.
Pero para nuestro alcance lo tomaremos como un
dato y un punto extremadamente importante ya
que sabemos que para nuestro mundo el agua fué
un elemento fundamental.
Otro punto fundamental es que esta zona debe ser estable, esto significa que la misma no puede variar demasiado con el paso del tiempo.
Baja Variación Estelar
Los cambios en luminosidad son comunes en todas las estrellas, pero la magnitud de esas fluctuaciones cubre un gran rango. La mayoría de las estrellas son relativamente estables, pero una minoría significativa de estrellas variables experimenta a menudo aumentos súbitos e intensos de luminosidad, y por consiguiente de energía radiada hacia los planetas que orbitan alrededor de ella.
Estas estrellas se consideran malas candidatas para albergar planetas habitables, ya que su impredecibilidad y los cambios en sus emisiones de energía tendrían un impacto negativo en los organismos. Como consecuencia más evidente, los seres vivos adaptados a una temperatura particular probablemente serían incapaces de sobrevivir a un cambio de temperatura demasiado grande. Es más, los aumentos de luminosidad suelen estar acompañados de enormes dosis de rayos gamma y rayos X que pueden resultar letales. Las atmósferas mitigan tales efectos, pero puede que la protección de las atmósferas no se dé en los planetas que orbitan estrellas variables, ya que la energía de alta frecuencia que golpea a estos cuerpos los privaría continuamente de su cubierta protectora.
Alta Metalicidad
Aunque el grueso del material de cualquier estrella es el hidrógeno y el helio, hay una gran cantidad de elementos pesados que la conforman.
Una gran proporción de metales en una estrella está correlacionada con la cantidad de material pesado disponible en el disco protoplanetario. Una baja cantidad de metal disminuye significativamente la probabilidad de que se hayan formado planetas alrededor de una estrella, según la teoría de la nebulosa solar sobre la formación de sistemas planetarios.
Cualquier planeta que se forme alrededor de una estrella con poco metal tendrá probablemente muy poca masa, y por tanto no será favorable para la vida.
Hasta la fecha, los estudios espectroscópicos de los sistemas en los que se ha encontrado un exoplaneta confirman la relación entre un alto contenido metálico y la formación de planetas.
La alta metalicidad también establece un requisito de juventud: las estrellas formadas al principio de la historia del universo tienen un contenido bajo de metales y una correspondiente menor probabilidad de tener compañeros planetarios.
Otro punto importante es el análisis de las características de los planetas. Se supone que un planeta de tipo rocoso es en lo que esperariamos encontrar vida, no asi en un gigante gaseoso ya que los mismos no tienen superficie y su gravedad es extrema. En esta clasificación no tenemos que dejar fuera de ella a los satelites de estos gigantes gasesos, los cuales tienen buena posibilidad de ser contenedores de vida.
Al analizar qué ambientes tienen mayor probabilidad de permitir vida, se suele hacer una distinción entre los organismos unicelulares como las bacterias y arqueas, y los organismos complejos como los metazoos (animales). La unicelularidad precede necesariamente a la pluricelularidad en cualquier hipotético árbol de la vida, y donde emergen organismos unicelulares no hay nada que asegure que se desarrollará mayor complejidad que esa. Las características planetarias listadas abajo se consideran generalmente cruciales para la vida, pero en todos los casos los impedimentos a la habitabilidad deben considerarse más severos para los organismos pluricelulares como las plantas y los animales que para la vida unicelular.
A continuación expondremos las características fundamentales a tener en cuenta para el análisis de los cuerpos celestes con posibilidades de albergar vida: Masa, Órbita y Rotación y Geoquímica.
Masa
Es importante que la masa del planeta en cuestión sea lo suficientemente grande y no demasiado pequeña a la vez, acontinuacion detallamos este concepto:Los planetas con poca masa son malos candidatos para la vida por dos razones; primero, su baja gravedad hace que conservar la atmósfera sea difícil. Los planetas que no tienen una atmósfera gruesa carecen del material necesario para una bioquímica primaria, tienen poco aislamiento y poca transferencia de calor entre su superficie y menos protección contra la radiación de alta frecuencia y los meteoritos.
Además, si la atmósfera es menor de 0,006 atmósferas terrestres, no puede existir agua en forma líquida por no alcanzar la presión atmosférica requerida, 4,56 mmHg (608 pascales).
En segundo lugar, los planetas pequeños tienen diámetros pequeños y por tanto mayor proporción superficie/volumen. Estos cuerpos tienden a perder rápidamente la energía que sobró tras su formación y terminan geológicamente muertos, careciendo de volcanes, terremotos y actividad tectónica, que proporcionan a la superficie materiales necesarios para la vida, y a la atmósfera moderadores de la temperatura como el dióxido de carbono. La tectónica de placas parece ser particularmente crucial, al menos en la Tierra: no solo sirve para reciclar minerales y compuestos químicos importantes, también fomenta la biodiversidad creando continentes y aumentando la complejidad ambiental y ayuda a crear las células convectivas necesarias para generar el campo magnético terrestre.
La Tierra tiene poca masa cuando se compara con los gigantes gaseosos del Sistema Solar, pero es, de todos los cuerpos terrestres, el más grande en diámetro y masa y también el más denso. Es lo bastante grande para retener una atmósfera con su gravedad y para que su núcleo líquido siga siendo una fuente de calor, impulsando la diversa geología de la superficie. Marte, en contraste, está casi muerto geológicamente, y ha perdido gran parte de su atmósfera. Por tanto, sería correcto deducir que el límite de la masa mínima para la habitabilidad se encuentra en algún punto entre Marte y la Tierra o Venus.
Unas circunstancias excepcionales ofrecen casos excepcionales como las lunas de Júpiter: Io es volcánicamente activa por las tensiones gravitatorias inducidas por su órbita; Europa puede tener un océano líquido bajo una capa congelada debido también a la energía creada en su órbita alrededor de un gigante gaseoso; la luna de Saturno Titán, por otro lado, tiene una remota posibilidad de albergar vida, ya que conserva una gruesa atmósfera y son posibles las reacciones bioquímicas en el metano líquido de su superficie. Estos satélites son excepciones, pero demuestran que la masa como criterio de habitabilidad no puede considerarse como definitiva.
Órbita y rotación
La excentricidad orbital es la diferencia entre las distancias mayor y menor al objeto primario. Cuanto mayor es la excentricidad, mayor es la fluctuación de la temperatura en la superficie de un planeta. Aunque son adaptativos, los seres vivos solo pueden soportar cierta variación, sobre todo si las fluctuaciones sobrepasan tanto el punto de congelación como el punto de ebullición del solvente biótico principal del planeta (por ejemplo, el agua en la Tierra). Si, por ejemplo, los océanos de la Tierra se evaporaran y congelaran alternativamente, es difícil imaginar cómo podría haber evolucionado la vida tal y como la conocemos. Cuanto más complejo es un organismo, más sensible es a las temperaturas. La órbita de la Tierra es casi circular, con una excentricidad menor de 0,02. Los datos recogidos sobre la excentricidad orbital de los planetas extra solares ha sorprendido a muchos investigadores: el 90% tiene una excentricidad orbital más grande que los planetas del sistema solar, y la media es 0,25.
El movimiento de un planeta alrededor de su eje de rotación también debe cumplir ciertos criterios para que la vida tenga oportunidad de evolucionar. Una primera suposición es que el planeta debe tener estaciones moderadas. Si hay poca o ninguna inclinación axial (u oblicuidad) relativa a la perpendicular de la eclíptica, no habrá estaciones y por tanto desaparecerá un estimulante principal de la dinámica de la biosfera. El planeta también sería mucho más frío de lo que sería si tuviera una inclinación significativa: cuando la radiación más intensa cae siempre dentro de unos pocos grados del ecuador, el clima cálido no puede superar al polar y el clima del planeta acaba dominado por los sistemas climáticos polares, más fríos.
Por otro lado, si un planeta está radicalmente inclinado, las estaciones serán extremas y harán más difícil que la biosfera alcance la homeostasis.
No solo se debe considerar la inclinación axial media, sino también su variación en el tiempo. La inclinación de la Tierra varía entre 21,5 y 24,5 grados en 41.000 años. Una variación más drástica, o una periodicidad mucho más corta, inducirían cambios climáticos como variaciones en la severidad de las estaciones.
Otras consideraciones orbitales son:
El planeta debe rotar relativamente rápido para que el ciclo día-noche no sea demasiado largo. Si un día dura años, la temperatura diferencial entre el lado de día y el lado de noche será pronunciada, y aparecerán problemas similares a los de la excentricidad orbital extrema.
Los cambios en la dirección del eje de rotación (precesión) no deberían ser pronunciados. Por sí misma, la precesión no afecta a la habitabilidad, ya que cambia la dirección de la inclinación, no su grado. Sin embargo, la precesión tiende a acentuar las variaciones causadas por otras desviaciones orbitales. En la Tierra, la precesión tiene un ciclo de 23.000 años.
La luna de la Tierra parece jugar un papel crucial en la moderación del clima terrestre al estabilizar la inclinación axial. Se ha sugerido que una inclinación caótica puede ser fatal para la habitabilidad— es decir, un satélite del tamaño de la Luna no solo es de ayuda sino un requisito para producir estabilidad.
Geoquímica
En general se asume que cualquier vida extraterrestre que pueda existir estará basada en la misma química fundamental que la vida terrestre, ya que los cuatro elementos primordiales para la vida, el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno también son los elementos químicos reactivos más comunes del universo. De hecho, se han hallado compuestos biogénicos sencillos, como los aminoácidos, en meteoritos y en el espacio interestelar. Estos cuatro elementos constituyen el 96 por ciento de la biomasa total de la Tierra. El carbono tiene una capacidad sin parangón para enlazarse consigo mismo y formar estructuras variadas e intrincadas, convirtiéndolo en el material ideal para los complejos mecanismos que forman las células vivas. El hidrógeno y el oxígeno, en forma de agua, componen el solvente en el que tienen lugar los procesos biológicos y en el que se produjeron las primeras reacciones que condujeron al surgimiento de la vida. La energía liberada en la formación de los potentes enlaces covalentes entre el carbono y el oxígeno, disponible al oxidar compuestos orgánicos, es el combustible de todos los seres vivos complejos. Estos cuatro elementos sirven para construir aminoácidos, que son los bloques constitutivos de las proteínas, la sustancia del tejido vivo.
La abundancia relativa en el espacio no siempre tiene reflejo en una abundancia en los planetas; por ejemplo, de los cuatro elementos vitales, solo el oxígeno existe en abundancia en la corteza terrestre. Esto se puede explicar en parte por el hecho de que muchos de estos elementos, como el hidrógeno y el nitrógeno, junto con sus compuestos más básicos, como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el metano, el amoniaco y el agua, son gaseosos a temperaturas templadas. En la cálida región cercana al Sol, estos compuestos volátiles no pudieron haber jugado un papel significativo en la formación geológica de los planetas. En cambio, fueron capturados en forma gaseosa bajo las jóvenes cortezas, que en su mayor parte estaban formadas por compuestos rocosos no volátiles como el dióxido de silicio. La liberación de los compuestos volátiles a través de los primeros volcanes habría contribuido a la formación de la atmósfera de los planetas.
A pesar de ello, la liberación de gases volcánica no puede explicar la cantidad de agua que hay en los océanos de la Tierra. La gran mayoría del agua, y podría decirse que del carbono, necesaria para la vida tuvo que venir del sistema solar exterior, lejos del calor solar donde pudo permanecer sólida. Los cometas que impactaron con la Tierra en los primeros años del Sistema Solar habrían depositado vastas cantidades de agua, además de los otros compuestos volátiles necesarios para la vida proporcionando la chispa de ignición para la evolución de la vida.
Por tanto, aunque hay razones para sospechar que los cuatro "elementos vitales" están disponibles en cualquier parte, es probable que un sistema habitable también necesite un suministro a largo plazo de cuerpos en órbita que siembre los planetas interiores. Sin los cometas es posible que la vida que conocemos no existiera en la Tierra.
La vida extraterrestre no tiene porque formarse solamente en sistemas estelares como el nuestro; podría tambien desarrollarse en sistemas diferentes como son:
Los sistemas binarios, sistemas con enana roja, sistemas con enana marrón.
Sistemas binarios
Estos sistemas a diferencia del nuestro es que están compuestos por dos o mas estrellas y las mismas tienen atracción gravitatoria las unas con las otras.
La separación entre las estrellas en un sistema binario va desde menos de una unidad astronómica (UA, la distancia entre la Tierra y el Sol) a varios cientos. En este último caso, los efectos gravitatorios serán despreciables sobre un planeta que orbite a alguna de las estrellas, y su habitabilidad planetaria no se verá desbaratada a menos que la órbita sea muy excéntrica. Sin embargo, cuando la separación sea significativamente menor, puede que una órbita estable sea imposible. Si la distancia de un planeta a su estrella primaria es mayor que un quinto de la distancia mínima a la que se acerca la otra estrella, no está garantizada la estabilidad orbital.
Un estudio de Alfa Centauri, el sistema estelar más cercano al Sol, sugiere que no hay que descartar a los sistemas binarios de la búsqueda de planetas habitables. Centauri A y B están separadas por 11 UA en su acercamiento máximo (23 UA de media), y ambas pueden tener zonas habitables estables. Un estudio de la estabilidad orbital a largo plazo de planetas simulados en este sistema demuestra que los planetas situados aproximadamente a tres UA de cualquiera de las estrellas puede permanecer estable (es decir, el semieje mayor se desvía menos de un 5 por ciento).
Sistemas con enana roja
Un planeta que orbite alrededor de una enana roja arrimarse mucho para alcanzar temperaturas parecidas a las de la Tierra, induciendo probablemente un acoplamiento de marea. Determinar la habitabilidad de una enana roja puede ayudar a determinar lo común que es la vida en el universo, ya que las enanas rojas constituyen entre el 70 y el 90 por ciento de todas las estrellas de la galaxia.
El pequeño tamaño de una enana roja (desde 0,1 a 0,6 masas solares) significa que sus reacciones nucleares se producen a un ritmo excepcionalmente lento, y emiten muy poca luz (desde un 3% a un 0,01% de la que produce el Sol). Cualquier planeta que orbite alrededor de una enana roja tendría que estar muy cerca de su estrella para alcanzar una temperatura de superficie similar a la de la Tierra (0,3 UA)
Sin embargo, el tamaño no es el único factor que puede hacer a una enana roja incompatible con la vida. En un planeta que orbita a una enana roja, la fotosíntesis sería imposible en la cara nocturna, ya que nunca vería el sol. Esto es debido al acoplamiento de marea que se produciría en el supuesto planeta que orbite alrededor de una enana roja. En la cara diurna, como el sol nunca saldría ni se pondría, las zonas bajo la sombra de una montaña permanecerían así para siempre. La fotosíntesis conocida sería complicada por el hecho de que una enana roja produce la mayor parte de su radiación en el infrarrojo, y en la Tierra este proceso depende de la luz visible. Hay varios aspectos positivos en este escenario. Por ejemplo, muchos ecosistemas terrestres dependen de la quimiosíntesis en lugar de la fotosíntesis, algo que sería posible en un sistema con enana roja. Una posición estática del sol elimina la necesidad de que las plantas dirijan sus hojas hacia él, se tengan que ocupar de los cambios en el patrón de sol/sombra, o tengan que cambiar durante la noche de la fotosíntesis a la energía almacenada. En ausencia de un ciclo día-noche, incluyendo la luz débil de la mañana y la tarde, habrá mucha más energía disponible a un cierto nivel de radiación.
Sin embargo, las enanas rojas tienen una gran ventaja sobre las demás estrellas en términos de habitabilidad para la vida: viven mucho tiempo. La humanidad tardó 4.500 millones de años en aparecer sobre la Tierra, y la vida tal y como se conoce tendrá condiciones adecuadas durante unos 500 millones de años más. Las enanas rojas, en cambio, pueden vivir durante billones de años, porque sus reacciones nucleares son mucho más lentas que las de las estrellas mayores, lo que significa que la vida podría tener más tiempo para evolucionar y sobrevivir. Es más, aunque la probabilidad de encontrar un planeta en la zona habitable de una enana roja concreta es pequeña, la cantidad total de zona habitable alrededor de todas las enanas rojas juntas es igual a la cantidad total que hay alrededor de estrellas parecidas al Sol.
Sistemas con enana marrón
Nunca podrían sustentar vida tal y como es conocida, ya que el poco calor que emiten desaparece rápidamente.
La vecindad galáctica
Los científicos también han considerado la posibilidad de que ciertas zonas de las galaxias sean más adecuadas para la vida que otras; el sistema solar en el que vivimos, en el Brazo de Orión, al borde de la galaxia Vía Láctea, se considera que está en un punto favorable para la vida ya que:
-el mismo no está en un cúmulo globular, donde la densidad de las estrellas es hostil para la vida, dada la excesiva radiación y perturbaciones gravitatorias. Además, los cúmulos globulares están compuestos principalmente de estrellas viejas, probablemente con pocos metales.
-No está cerca de una fuente activa de rayos gamma.
-No está cerca del núcleo galáctico, donde de nuevo la densidad estelar aumenta la cantidad de radiación ionizante. También se cree que en el centro de nuestra galaxia existe un agujero negro supermasivo que puede resultar peligroso para cualquier cuerpo cercano.
Por tanto, lo que necesita un sistema apto para la vida es una relativa soledad. Si el Sol estuviera inmerso en una muchedumbre de sistemas, la probabilidad de estar fatalmente cerca de una fuente de radiación peligrosa aumentaría significativamente. Es más, los vecinos cercanos podrían alterar la estabilidad de varios cuerpos orbitales como los objetos de la nube de Oort y el Cinturón de Kuiper, que podrían causar una catástrofe si se adentran en el sistema solar interno.
Aunque una muchedumbre estelar resulta desventajosa para la habitabilidad, también lo es el aislamiento extremo. Una estrella tan rica en metales como el Sol no se habría formado en las regiones más exteriores de la Vía Láctea, dada la disminución en la abundancia relativa de metales y la ausencia general de formación de estrellas. Por tanto, una situación "suburbana", como la que disfruta nuestro Sistema Solar, es preferible al centro de la galaxia o a las zonas más alejadas.
Fuente: Wikipedia
No hay comentarios:
Publicar un comentario