Levante las manos frente a su cara. Para la mayoría de las personas, serán copias reflejadas entre sí: puedes sostenerlas palma con palma y coincidirán, pero no puedes superponerlas.
Las moléculas también exhiben esta lateralidad o quiralidad. Vienen estructurados en dos formas espejadas no superponibles. Y es una peculiaridad fascinante de la vida que casi todas las biomoléculas sólo funcionen en una de sus dos formas.
Los aminoácidos naturales (los componentes básicos de las proteínas) son casi siempre zurdo, o sinistral. Los azúcares naturales, como los que forman el ARN y el ADN, por otro lado, casi siempre son diestros o dextrales. Si reemplazas cualquiera de estas moléculas con la otra forma, todo el sistema se descompone.
Esta peculiaridad se llama homoquiralidad. No estamos seguros de por qué sucede, pero se cree que es una propiedad clave de la vida. Y en 2021, los científicos detectaron homoquiralidad molecular desde un helicóptero que volaba a una velocidad de 70 kilómetros por hora (43,5 mph) a una altitud de 2 kilómetros (1,2 millas).
¿Por qué harían tal cosa, preguntas? Para ver si podemos detectar homoquiralidad molecular en otros planetas, en la búsqueda de vida extraterrestre.
Incluso aquí en la Tierra sería útil poder medir esta señal desde la altitud, ya que puede revelar información sobre la salud de las plantas.
“Cuando la luz es reflejada por materia biológica, una parte de las ondas electromagnéticas de la luz viajarán en espirales en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario”. explicó el físico Lucas Patty de la Universidad de Berna en Suiza en junio de 2021.
“Este fenómeno se llama polarización circular y es causado por la homoquiralidad de la materia biológica. La naturaleza abiótica no viva no produce espirales de luz similares”.
Sin embargo, como era de esperar, esta señal es extremadamente débil. La polarización circular de la vegetación representa menos del 1 por ciento de la luz reflejada.
Un tipo de instrumento que puede detectar la señal de luz polarizada se llama espectropolarímetro, que utiliza sensores especiales para separar la fracción polarizada.
Durante varios años, Patty y su equipo han estado trabajando en un espectropolarímetro altamente sensible para detectar la polarización circular de la vegetación. Llamado ÁrbolPolpodría detectar positivamente la polarización circular a varios kilómetros de distancia.
Luego, adaptaron TreePol para el vuelo, con espectrógrafos mejorados y control de temperatura adicional para la óptica. Este nuevo diseño se llama FlyPol.
Cuando Patty y su equipo volaron sobre Val-de-Travers y Le Locle en Suiza con FlyPol, la mejora que ofrecían estas actualizaciones se hizo evidente de inmediato.
“El avance significativo es que estas mediciones se han realizado en una plataforma que se movía, vibraba y que aún así detectamos estas biofirmas en cuestión de segundos”. dijo el astrónomo Jonas Kühn de la Universidad de Berna, y el proyecto MERMOZ (Monitoring planEtary suRfaces with Modern pOlarimetric caracteriZation).
No era sólo que FlyPol pudiera aislar la señal de polarización circular y diferenciarla de superficies abióticas, como las carreteras asfaltadas. El equipo podría utilizarlo para diferenciar entre varios tipos de vegetación, como hierba, bosques e incluso algas en lagos, todo desde un helicóptero que se mueve rápidamente.
Esto podría abrir una forma completamente nueva de monitorear la salud de varios ecosistemas vegetativos, y tal vez incluso de los arrecifes de coral, dijeron los investigadores. Pero aún no han terminado de refinarlo. Quieren llevarlo a una velocidad de aproximadamente 27.580 km/h y a una altitud de 400 kilómetros (órbita terrestre baja).
“El próximo paso que esperamos dar es realizar detecciones similares desde la Estación Espacial Internacional (ISS), mirando hacia la Tierra”, dijo el astrofísico Brice-Olivier Demory de la Universidad de Berna y MERMOZ.
A esa altitud, la resolución no sería tan buena (tal vez de 6 a 7 kilómetros), pero podrá ayudar a los investigadores a perfeccionar su espectropolarímetro y ver qué tan bien funciona en escalas más extremas.
“Eso nos permitirá evaluar la detectabilidad de biofirmas a escala planetaria. Este paso será decisivo para permitir la búsqueda de vida dentro y más allá de nuestro Sistema Solar utilizando la polarización”. Demory dijo.
La investigación ha sido publicada en Astronomía y Astrofísica.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en junio de 2021.