Biofluorescencia: en busca de vida en torno a enanas rojas

Las enanas rojas son las estrellas más comunes del universo. En torno a una de ellas, una enana roja ultrafría, giran los mundos de TRAPPIST-1. Sin embargo, encontrar vida en estos sistemas es todo un desafío, y la clave podría estar en algo llamado biofluorescencia…

El acoplamiento de marea en enanas rojas

Concepto artístico de una Tierra en forma de ojo. Es posible que lugares como Próxima b sean parecidos a ésto…
Crédito: Beau. The Consortium

Aunque lo he mencionado alguna vez, es momento de hablar en profundidad de este tema. Las enanas rojas son las estrellas más comunes, y más longevas, del Universo. Así que, al menos en teoría, deberían ser candidatos perfectos para buscar vida en sus planetas. El caso de TRAPPIST-1, con varios mundos potencialmente habitables en el mismo sistema, es una buena demostración. Sin embargo, las enanas rojas presentan diferentes inconvenientes…

Como son astros muy fríos (en comparación a otras estrellas como el Sol), su zona habitable está muy cerca. La zona habitable es esa franja en la que podría haber agua líquida en la superficie de los planetas que se encuentren en ella. El problema es que, en estos sistemas, los planetas pueden estar en acoplamiento de marea. Es decir, la misma cara apunta siempre a la estrella, de tal manera que en un hemisferio es siempre de día y en el otro de noche. Esto provoca una disparidad de temperaturas entre ambos hemisferios que podría tener un serio impacto en su clima.

Esto nos lleva a escenarios en los que la vida lo tendría francamente complicado. Por ejemplo, es posible que sólo una pequeña franja del planeta (que está en constante penumbra) fuese habitable. También es más que posible que esa misma franja, donde colisionaría el aire frío y cálido de ambos hemisferios, sea un lugar de vientos muy violentos…

La actividad solar de las enanas rojas jóvenes

En este concepto artístico, los rayos X y la luz ultravioleta extrema de una joven enana roja provocan que los iones se escapen de la atmósfera.
Crédito: NASA Goddard/Conceptual Image Lab, Michael Lentz, animator/Genna Duberstein, producer.

Eso, claro está, suponiendo que el planeta pueda tener una atmósfera. Las enanas rojas, especialmente las más jóvenes, pueden ser estrellas muy activas. Valga como ejemplo el caso de Proxima Centauri, la estrella más cercana al Sol. Emite llamaradas intensas con un intervalo de entre 10 y 30 horas. No sabemos qué efectos tienen en los planetas y la zona habitable, pero la pregunta es inevitable. ¿Es posible que un mundo pueda ser habitable cuando está bajo un bombardeo casi permanente de radiación ultravioleta elevada?

No es una pregunta retórica. El 75% de las estrellas en el vecindario del Sol son enanas rojas. En 2018 pondremos en órbita la misión TESS (por sus siglas en inglés), un satélite que observará las zonas habitables de las estrellas más cercanas. Los científicos creen que será capaz de encontrar cientos de planetas que tendrán entre 1,25 y 2 veces el radio de la Tierra. También hallará decenas de mundos similares a la Tierra, y algunos de ellos, sin duda, estarán en la zona habitable.

Los descubrimientos de TESS pasarán, en el futuro, a manos de misiones terrestres y espaciales para un estudio detallado. Todo esto quiere decir que es muy posible que el primer planeta en una zona habitable, que podamos observar y caracterizar con alguno de los telescopios de próxima generación, esté alrededor de una enana roja.

La radiación ultravioleta

Este concepto artístico muestra una enana roja orbitada por un planeta habitable.
Crédito: Christine Pulliam (CfA).

En tiempos recientes, varios estudios han analizado los efectos biológicos de la radiación en casos hipotéticos. En particular, esos casos imitaban la composición de la atmósfera de la Tierra en diferentes momentos de su evolución. De ahí, se ha llegado a la conclusión de que un planeta, en torno a una enana roja inactiva (es decir, que emita pocas llamaradas solares) recibiría menos radiación ultravioleta que la Tierra.

Sin embargo, el panorama con las enanas rojas activas es completamente diferente. Los planetas que orbiten alrededor de una ellas recibirán una cantidad considerable de radiación. Sus zonas habitables ven inundadas por llamaradas que podrían provocar que el flujo de rayos ultravioleta fuese hasta dos magnitudes superior a lo normal. Si a eso le sumamos que las enanas rojas suelen estar activas durante mucho más tiempo que una enana amarilla, como el Sol, el escenario para la vida se complica.

Los planetas en la zona habitable de una estrella activa podrían tenerlo muy complicado para retener su atmósfera en esas condiciones. Por su proximidad a la estrella, el campo magnético se vería comprimido por la presión magnética estelar. Eso quiere decir que tendría una capacidad limitada de retener su atmósfera bajo el constante asalto del viento estelar. En una enana roja activa, las llamaradas pueden ocurrir hasta 15 veces al día. Lo habitual es que sucedan entre 2 y 10 veces por jornada. Así que la cantidad de radiación ultravioleta que llega a la superficie podría ser muy alta.

Unos efectos potencialmente devastadores

Recreación de un atardecer en el exoplaneta Gliese 667Cc. La estrella más cercana es la enana roja Gliese 667 C, en la derecha aparecen Gliese 667 A y Gliese 667 B, las tres forman parte de un sistema solar triple.

Hay que tener en cuenta que, en estas órbitas tan cercanas a la estrella, los efectos del viento estelar son muchísimo más fuertes que los que experimenta la Tierra en la zona habitable del Sol. El resultado es que cualquier capa de ozono protectora se vería erosionada. Sin mencionar la pérdida de, al menos, parte de la atmósfera (si no toda). Si el planeta se queda sin atmósfera sabemos que no podrá tener vida.

Si consigue mantenerla, las moléculas biológicas que puedan aparecer sufrirán mutaciones. En nuestro planeta, la capa de ozono nos protege de las longitudes de rayos ultravioleta más dañinas. Para que la vida florezca, por lo que sabemos, es necesario que haya alguna forma de protección frente a este tipo de radiación. Por suerte, hay otras soluciones alternativas, y nos podrían llevar a descubrir vida en otros planetas.

Una posible solución es enterrarse bajo la superficie o bajo el agua. Aunque salvaría la vida que pudiese haber en esos planetas, no es demasiado atractiva porque sería muy difícil de detectar con nuestros instrumentos. La que nos interesa, porque sería detectable, es la llamada biofluorescencia fotoprotectora. En este proceso, las proteínas protectoras absorben las longitudes de onda más dañinas y las emiten en una longitud más larga, mucho más segura. Es decir, reduce la posibilidad de que puedan surgir mutaciones.

En la Tierra, tenemos el ejemplo de algunas especies de coral. Creemos que usan este mecanismo para proteger a las algas simbióticas que necesitan para obtener energía. Las proteínas fluorescentes absorben los fotones azules y ultravioletas, y los emiten en longitudes de onda más largas.

¿Qué es la biofluorescencia?

Un coral fluorescente.
Crédito: Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

La biofluorescencia sucede cuando las moléculas fluorescentes especializadas se ven excitadas por luz de alta energía. Esto provoca que absorban parte de esa energía y la liberen en una longitud de onda más larga. Esa luz biofluorescente sólo puede ser vista cuando el organismo se ilumina. Precisamente, es la clave que nos podría permitir descubrir vida en otros mundos. Al menos según proponen dos investigadores en un estudio que han publicado recientemente.

En él, explican que la biofluorescencia fotoprotectora podría ser detectada de diversas maneras. Si te interesa el tecnicismo, hablan en particular de los diagramas de espectro y color-color. Este último, el diagrama color-color, se utiliza a menudo en el estudio de las regiones de formación de estrellas, comparando las magnitudes aparentes de los astros. La biofluorescencia podría ser observable como una firma temporal en estrellas que, como las enanas rojas activas, tengan un entorno de radiación ultravioleta cambiante.

Los autores creen que los diagramas color-color podrían distinguir entre fuentes de fluorescencia biológicas y no biológicas. El cambio de color que produce la biofluorescencia es diferente al del resto de formas de fluorescencia. Lo más interesante de este planteamiento, es que se propone el uso de una herramienta, los diagramas color-color, que son un estándar de la astronomía, para distinguir planetas que puedan tener señales de biofluorescencia.

Porxima b podría ser un punto de partida

Concepto artístico de la superficie de Próxima b. En el horizonte se puede ver a Próxima Centauri y, en la lejanía, al sistema binario que forman Alfa Centauri A y B.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser

Los investigadores resaltan, además, que Próxima b será un candidato ideal para buscar biofluorescencia con el Telescopio Europeo Extremadamente Grande. Además, la misión TESS nos dará una buena cantidad de objetivos que podremos observar durante períodos de llamaradas en busca de señales de biofluorescencia. Dicho de otro modo, es posible que esa dificultad que la vida podría tener para salir adelante en un planeta en torno a una enana roja, sea lo que nos permita dar con su existencia. Si están en lo correcto, la biofluorescencia nos permitiría encontrar vida que, de otro modo, estaría oculta a nuestras herramientas…

El estudio es O’Malley-James and Kaltenneger, “Biofluorescent Worlds: Biological fluorescence as a temporal biosignature for flare stars worlds”, que será publicado en la revista The Astrophysical Journal, y puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Centauri Dreams, arXiv

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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2 Respuestas

  1. Bonderman dice:

    Me conformo con leer este artículo.

  1. 12 marzo, 2017

    Información Bitacoras.com

    Valora en Bitacoras.com: Las enanas rojas son las estrellas más comunes del universo. En torno a una de ellas, una enana roja ultrafría, giran los mundos de TRAPPIST-1. Sin embargo, encontrar vida en estos sistemas es todo un desafío, y la clave p…

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