Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. La publicación contribuyó con el artículo a Space.com Voces de expertos: Op-Ed e Insights.
La búsqueda de la vida más allá Tierra es un impulsor clave de la astronomía moderna y la ciencia planetaria. Estados Unidos está construyendo múltiples telescopios y sondas planetarias para avanzar en esta búsqueda. Sin embargo, los signos de la vida, llamados biosignaturas, que los científicos pueden encontrar probablemente será difícil de interpretar. Descubrir dónde mirar exactamente también sigue siendo desafiante.
Soy un astrofísico y astrobiólogo Con más de 20 años de experiencia estudiando planetas extrasolares, que son planetas más allá de nuestro sistema solar.
Mis colegas y yo hemos desarrollado un nuevo enfoque Eso identificará los planetas o lunas más interesantes para buscar vida y ayudar a interpretar las posibles biosignas. Hacemos esto modelando cómo pueden ir diferentes organismos en diferentes entornos, informados por estudios de límites de vida en la Tierra.
Nuevos telescopios para buscar vida
Los astrónomos están desarrollando planes y tecnología para telescopios espaciales cada vez más potentes. Por ejemplo, NASA está trabajando en su propuesto Observatorio de mundos habitablesque tomarían imágenes ultrashárpanas que muestran directamente los planetas que orbitan estrellas cercanas.
Mis colegas y yo estamos desarrollando otro concepto, el Nautilo Constellation del telescopio espacial, que está diseñado para estudiar cientos de planetas potencialmente terrestres a medida que pasan frente a sus estrellas anfitrionas.
Estos y otros telescopios futuros tienen como objetivo proporcionar estudios más sensibles de mundos más alienígenas. Su desarrollo provoca dos preguntas importantes: “¿Dónde buscar?” y “¿Son los entornos en los que creemos que vemos signos de vida realmente habitables?”
Las afirmaciones fuertemente disputadas de potencial Signos de vida en el Exoplanet K2-18Banunciado en abril de 2025 y reclamos similares anteriores en Venusmuestre lo difícil que es identificar de manera concluyente la Presencia de la vida a partir de datos de sensación remota.
¿Cuándo es habitable un mundo alienígena?
Idiomas de Oxford Define “habitable” como “adecuado o lo suficientemente bueno para vivir”. Pero, ¿cómo saben los científicos en qué es “lo suficientemente bueno como para vivir” para los organismos extraterrestres? Podría microbios alienígenas Frólico en lagos de ácido hirviendo o metano líquido frígido, o flotar en gotas de agua en Ambiente superior de Venus?
Para mantenerlo simple, el mantra de la NASA ha sido “seguir el agua”. Esto tiene sentido – El agua es esencial Para toda la vida de la Tierra que conocemos. Un planeta con agua líquida también tendría un ambiente templado. No sería tan frío que ralentice las reacciones químicas, ni sería tan caliente que destruye las moléculas complejas necesarias para la vida.
Sin embargo, con las capacidades de rápido crecimiento de los astrónomos para caracterizar mundos alienígenas, astrobiólogos Necesita un enfoque que sea más cuantitativo y matizado que la clasificación de agua o no agua.
Como parte de la NASA financiada Tierras alienígenas Proyecto que lidero, astrobiólogo Rory Barnes Y trabajé en este problema con un grupo de expertos (astrobiólogos, científicos planetarios, expertos en exoplanetas, ecólogos, biólogos y químicos, extraídos de la red más grande de investigadores de exoplanetas y astrobiología, Nexus para la ciencia del sistema de exoplanetas, o la ciencia del sistema de exoplanetas, o Nexss.
Más de cien colegas nos proporcionaron ideas, y dos preguntas surgieron a menudo:
Primero, ¿Cómo sabemos lo que necesita la vida?si no entendemos la gama completa de vida extraterrestre? Los científicos saben mucho sobre la vida en la tierra, pero la mayoría de los astrobiólogos están de acuerdo en que son posibles tipos de vida más exóticos, tal vez basados en diferentes combinaciones de elementos químicos y solventes. ¿Cómo determinamos qué condiciones pueden requerir esos otros tipos de vida?
En segundo lugar, el enfoque debe trabajar con datos incompletos. Los sitios potenciales para la vida más allá de la tierra (hábitats extrasolares “son muy difíciles de estudiar directamente y, a menudo, imposibles de visitar y probar.
Por ejemplo, el Subsuelo marciano permanece principalmente fuera de nuestro alcance. Lugares como la luna de Júpiter Europa’s y la luna de Saturno Océanos subterráneos de Encelado y todos los planetas extrasolares siguen siendo prácticamente inalcanzables. Los científicos los estudian indirectamente, a menudo solo usan observaciones remotas. Estas medidas no pueden decirle tanto como lo harían las muestras reales.
Para empeorar las cosas, las mediciones a menudo tienen incertidumbres. Por ejemplo, podemos estar solo un 88% seguros de que el vapor de agua está presente en un exoplanet atmósfera. Nuestro marco debe poder trabajar con pequeñas cantidades de datos y manejar incertidumbres. Y debemos aceptar que las respuestas a menudo no serán blancas o blancas.
Un nuevo enfoque de la habitabilidad
El nuevo enfoque, llamado el marco cuantitativo de habitabilidadtiene dos características distintivas:
Primero, nos alejamos de tratar de responder a la vaga pregunta de “habitable a la vida” y la estrechamos a una pregunta más específica y prácticamente respondible: ¿Las condiciones en el hábitat, tal como las conocemos, permitirían sobrevivir una especie o ecosistema específico (conocido o aún desconocido)?
Incluso en la Tierra, los organismos requieren diferentes condiciones para sobrevivir: no hay camellos en la Antártida. Al hablar de organismos específicos, hizo que la pregunta sea más fácil de responder.
En segundo lugar, el marco cuantitativo de habitabilidad no insiste en respuestas negras o blancas. Compara modelos de computadora para calcular una respuesta probabilística. En lugar de asumir que el agua líquida es un factor limitante clave, comparamos nuestra comprensión de las condiciones que requiere un organismo (el “modelo de organismo”) con nuestra comprensión de las condiciones presentes en el medio ambiente (el “modelo de hábitat”).
Ambos tienen incertidumbres. Nuestra comprensión de cada uno puede estar incompleta. Sin embargo, podemos manejar las incertidumbres matemáticamente. Al comparar los dos modelos, podemos determinar la probabilidad de que un organismo y un hábitat sean compatibles.
Como un ejemplo simplista, nuestro modelo de hábitat para Antártida Puede indicar que las temperaturas a menudo están por debajo de la congelación. Y nuestro modelo de organismo para un camello puede afirmar que no sobrevive mucho en temperaturas frías. Como era de esperar, predeciríamos correctamente una probabilidad cercana a cero de que la Antártida sea un buen hábitat para los camellos.
Nos divertimos trabajando en este proyecto. Para estudiar los límites de la vida, recopilamos datos de literatura sobre organismos extremos, desde insectos que viven en el Himalaya a grandes altitudes y bajas temperaturas hasta microorganismos que florecen respiraderos hidrotérmicos en el fondo del océano y alimentarse de energía química.
Exploramos, a través de nuestros modelos, si pueden sobrevivir en el Subsuelo marciano o en los océanos de Europa. También investigamos si las bacterias marinas que producen oxígeno en los océanos de la Tierra podrían sobrevivir en planetas extrasolares conocidos.
Aunque es integral y detallado, este enfoque hace importantes simplificaciones. Por ejemplo, aún no modela cómo la vida puede dar forma al planeta, ni representa la gama completa de nutrientes que los organismos pueden necesitar. Estas simplificaciones son por diseño.
En la mayoría de los entornos que estudiamos actualmente, sabemos muy poco sobre las condiciones para intentar significativamente tales modelos, excepto algunos cuerpos del sistema solar, como Encelado de Saturno.
El marco cuantitativo de habitabilidad permite a mi equipo responder preguntas como si los astrobiólogos podrían estar interesados en una ubicación del subsuelo en Martedados los datos disponibles, o si los astrónomos deben convertir sus telescopios en el planeta A o el planeta B mientras buscan la vida. Nuestro marco está disponible como un modelo de computadora de código abierto, que los astrobiólogos ahora pueden usar fácilmente y desarrollarse para ayudar con los proyectos actuales y futuros.
Si los científicos detectan una firma potencial de la vida, este enfoque puede ayudar a evaluar si el entorno donde se detecta realmente puede apoyar el tipo de vida que conduce a la firma detectada.
Nuestros próximos pasos serán construir una base de datos de organismos terrestres que vivan en entornos extremos y representen los límites de la vida. A estos datos, también podemos agregar modelos para la vida hipotética alienígena. Al integrarlos en el marco cuantitativo de habitabilidad, podremos resolver escenarios, interpretar nuevos datos provenientes de otros mundos y guiar la búsqueda de firmas de la vida más allá de la Tierra, en nuestro sistema solar y más allá.
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