Hace 3000 millones de años, la Tierra era un lugar muy diferente. El Sol que brillaba en sus océanos y continentes no era tan brillante como hoy, y en lugar de la atmósfera rica en oxígeno que necesitamos los humanos para vivir el metano jugaba un papel importante en la capa de gas que cubría nuestro joven planeta. A pesar de sus diferencias, esa antigua Tierra y la actual tenían algo en común: En ellas era posible la vida.
Durante gran parte de su existencia, la Tierra ha estado habitada. Pero si los investigadores pudieran analizar la atmósfera de esa joven Tierra, podían haber ignorado las señales de vida.
Imagen artística de como podría haber sido la Tierra hace 3000 millones de años, cuando nuestro planeta era muy diferente, pero podía tener una vida primitiva. Crédito: SIMONE MARCHI/NASA
"La Tierra ha sido muchas cosas diferentes", dice Timothy , profesor del Departamento de Tierra y Ciencias Planetarias en la Universidad de California, Riverside. "Es algo increíble que nuestro planeta haya sido habitable tanto tiempo".
Lyon dirige el equipo de "Tierras Alternativas" del Instituto de Astrobiología de la NASA, en el que los investigadores están definiendo las características de la Tierra a lo largo de los 4500 millones de años de su existencia.
"Buscamos en el pasado de la Tierra para refinar nuestra capacidad de buscar biofirmas [la señales de vida] más allá de nuestro planeta y sistema solar", dice. "Son los planetas extrasolares los que más nos interesan".
Actualmente hay más de 4000 exoplanetas conocidos y miles a la espera de confirmación. Los científicos desarrollan métodos para ver si esos planetas son potencialmente habitables y quizás habitados. Las firmas de cualquier vida distante se encontrarán probablemente en los gases de la atmósfera del exoplaneta.
"Durante más de 4000 millones de años, la Tierra ha tenido océanos, y hemos tenido vida la mayor parte del tiempo, aunque la Tierra haya cambiado tan profundamente a lo largo de su historia", dice Lyons.
A través del programa de investigación Tierras Alternativas, el equipo es capaz de "recolectar este conocimiento de los diferentes estados de nuestro planeta habitable y habitado y extender nuestra comprensión más allá -literalmente - hacia la atmósfera de un planeta lejano".
Combinando datos de geología, química y biología de los continentes, océanos y atmósferas de la Tierra de diferentes periodos de tiempo, el equipo de Tierras Alternativas está simulando qué atmósferas de esas Tierras jóvenes se podrían basar, en parte, en relaciones de la vida con los océanos. Esta capacidad de simular atmósferas antiguas y extender las lecciones aprendidas a planetas lejanos es vital para la búsqueda de planetas potencialmente habitables más allá del sistema solar.
"La Tierra ya nos ha enseñado muchas lecciones", dice Lyons. "[Nuestra investigación" no busca otra Tierra per se. Es más una búsqueda de kas diferentes piezas que permiten a un planeta ser habitable. Una vez que sabes que esos procesos funcionan en un planeta como la Tierra, puedes combinarlos en otros innumerables escenarios planetarios que podrían o no ser capaces de hacer lo mismo".
Específicamente el equipo investiga tres antiguas Tierras diferentes recopilando datos de rocas para crear una imagen de la geología, química y biología de ese planeta en esa época. Los capítulos de particular interés van de hace 3200 a 2400 millones de años, cuando las primera formas de vida empezaron a liberar oxígeno a la atmósfera vía la fotosíntesis; De 2400 a 2000 millones de años cuando "el Gran Evento de Oxidación" sucedió y el oxígeno inundó la atmósfera de la Tierra y los océanos; y de 2000 a 500 millones de años, cuando la vida se volvió cada vez más compleja, dando lugar a organismos que evolucionaron hacia las criaturas que habitan la Tierra hoy.
Entender la evolución de nuestro propio planeta, incluidas las etapas de notable estabilidad así como los episodios turbulentos, es el primer paso esencial hacia la comprensión de la diversidad de los planetas habitables y de la vida que podemos encontrar en el universo", dice Stephanie Olsom, miembro del equipo de la Universidad de Chicago. Olson se especializa en la interacción entre el océano y la atmósfera de la Tierra temprana.
Los investigadores también pueden alterar sus modelos planetarios para crear una infinidad de rastros de posibles exoplanetas habitables. Por ejemplo pueden crear modelos que aceleren la rotación del planeta, ajustar la inclinación de su eje, poner todos los continentes en un hemisferio (o quitarlos completamente), o permitir que un lado del planeta mire a su estrella constantemente. los continentes son un componente integral de la habitabilidad de los océanos. A través del clima en las superficies terrestres los nutrientes entran en los océanos para alimentar a la vida que hay en ellos, y las posiciones o elevaciones de esas masas de tierra alteran como esos nutrientes se mueven hacia, y a través de , los océanos.
"Estos factores también influyen en la comunicación entre el océano y la atmósfera, y así en la detectabilidad de vida en el océano", dice Olson. "Comprender como los parámetros planetarios influyen en la actividad biológica y la conectividad océano-atmósfera puede ayudar a identificar exoplanetas objetivos prometedores para la detección de vida que sean menos vulnerables a falsos negativos de biofirmas".
[Más información en artículo original]Los investigadores del equipo de Tierras Alternativas están combinando lo que saben de los diferentes estados de nuestro planeta, y usando sus datos y simulaciones por ordenador relacionadas generan ejemplos de huellas químicas, o espectros sintéticos que los científicos deberían buscar alrededor de exoplanetas.
Lyons apunta al ozono y las estaciones como particularmente importantes en la búsqueda de vida en otros planetas.
"Somos grandes fans del ozono [O3] porque puede ser detectado más fácilmente por técnicas espectroscópicas que el oxígeno [O2] molecular. Queremos buscar ozono con variaciones temporales como una aproximación al O2 y su estacionalidad".
El descubrimiento de posibles falsos negativos usando métodos de detección de vida tradicionales ha llevado al equipo a pensar en nuevos, y quizás más fuertes, signos de vida. "Ha sido la parte más divertida", dice Lyons.
Mientras que el O2 había sido difícil de detectar remotamente en la Tierra temprana, el ozono, que se forma a partir del O2, puede que no lo fuera. Este es sólo un ejemplo de las muchas maneras en que la historia de la Tierra nos dice las opciones posibles de exoplanetas objetivo para la detección de vida.
De todas formas, si los astrobiólogos quieren poder buscar ozono en exoplanetas, necesitan hacer fuerza para que estos experimentos se incluyan en futuras misiones.
"Solo empezamos a obtener datos de otros planetas", dice Lyons. "Para adquirir los datos correctos de esos planetas en el futuro necesitamos comenzar a planear ahora".
