El metano puede ser la clave para buscar signos de vida en los exoplanetas

El metano (CH4) atmosférico podría ser el primer indicio de vida fuera de la Tierra que podrían detectar los astrónomos, en el caso de que esta sea abundante en el universo. Aunque este gas se puede originar por procesos no biológicos, un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (EE UU) establece una serie de circunstancias en las que se podría argumentar de forma convincente que organismos vivos lo emiten a la atmósfera de planetas rocosos.

Los investigadores, que publican su trabajo en la revista PNAS, han examinado primero las fuentes geológicas de metano y han evaluado el potencial de estas para mantener una atmósfera rica en este gas. Entre ellas se encuentran los volcanes, las reacciones entre el agua y la roca en entornos como las dorsales oceánicas, las fumarolas hidrotermales y las zonas de subducción tectónica, así como los impactos de cometas o asteroides.

Los autores han comprobado que todos estos procesos no producen fácilmente atmósferas planetarias habitables ricas en metano y dióxido de carbono (CO2) y con poco o ningún monóxido de carbono (CO), justo las condiciones óptimas para encontrar signos de vida.

"El mejor contexto para que el metano atmosférico sea una biofirmade un exoplaneta es el de un planeta rocoso con abundante metano y CO2 atmosféricos, y con poco o ningún CO", explica a SINC la astrofísica y autora principal Maggie Thompson, de la universidad estadounidense.

"Esto se debe al fuerte desequilibrio químico redoxentre el CH4 y el CO2, que hace difícil que los procesos abióticos generen ambos gases. Además, si el metano es producido por organismos vivos, esperamos que haya poco o ningún CO en la atmósfera porque la vida lo consume fácilmente", continúa.

La astrofísica añade que la densidad del planeta también indica si es rocoso, como la Tierra, es decir, que no tenga demasiada agua: "Los planetas con composiciones extremadamente ricas en agua no tendrían densidades rocosas y podrían generar una cantidad significativa de metano atmosférico de forma abiótica".

Hasta ahora, no se ha detectado metano en ningún exoplaneta rocoso, aunque sí en un puñado de gigantes gaseosos, "pero en ellos el CH4 no es una biofirma o bioseñal porque este tipo de planetas son capaces de reponer su metano indefinidamente debido a sus composiciones ricas en hidrógeno", recalca Thompson.

Dentro del sistema solar, se ha detectado metano en Marte, "pero sus abundancias son mucho más bajas (varias partes por mil millones) en comparación con los umbrales para el metano generado biológicamente que consideramos (varias partes por millón o más) en exoplanetas rocosos", señala la astrofísica. "Si existe metano en la atmósfera de Marte, es en cantidades mucho menores de las que se podría registrar en cualquier exoplaneta con los telescopios actuales".

El potencial del telescopio James Webb

Sin embargo, recientemente se ha lanzado al espacio un enorme observatorio que sí podría detectar fácilmente la biofirma del metano en exoplanetas rocosos: el telescopio James Webb, que a finales de año comenzará sus observaciones científicas.

"A menudo se habla del oxígeno como una de las mejores bioseñales, pero posiblemente va a ser difícil de detectar con el Webb", apunta Thompson. "Es probable que pueda detectar metano atmosférico en esos planetas rocosos fuera del sistema solar, lo que nos permitirá, por primera vez, empezar a caracterizar las atmósferas de mundos potencialmente habitables", subraya.

"Una molécula no te va a dar la respuesta –concluye–, hay que tener en cuenta todo el contexto del planeta, y el metano es una pieza del rompecabezas. La clave para evitar falsos positivos es estar seguros de que tenemos una comprensión completa de las diferentes formas en que las fuentes abióticas pueden generar metano atmosférico significativo y qué pistas contextuales podemos utilizar para distinguir esos mecanismos de los procesos biológicos". Los investigadores estarán muy pendientes de las resultados y sorpresas que pueda deparar el Webb.

Referencia:

Maggie Thompson et al. "The case and context for atmospheric methane as an exoplanet biosignature".Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022.