La mayor parte de la búsqueda de vida fuera del oasis biológico que es la Tierra se ha enfocado en examinar las condiciones en otros planetas de nuestro Sistema Solar y escudriñar el cosmos buscando otros planetas similares a la Tierra en sistemas planetarios distantes. Ahora un equipo de astrónomos está encarando la cuestión de la vida en el universo buscando el potencial inicio de la vida
Aparna Venkatesan, de la Universidad de San Francisco, y Lynn Rothschild, del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, están utilizando modelos de formación y destrucción de estrelas para determinar en qué momento, de los aproximadamente 13.700 millones de años que tiene la historia del universo, los elementos biogénicos –esenciales para la vida tal como la conocemos– podrían haber estado presentes en cantidad suficiente y de manera generalizada como para permitir que se formase vida.
Podemos fijar la aparición de la vida en la Tierra hace unos 3.500 millones de años. Venkatesan y Rothschild quieren descubrir qué sucede si se amplía la pregunta al nacimiento de la vida en todo el universo.
“¿Se puede hacer esto? ¿Es posible, realmente, comenzar a hablar de vida en el universo hace 12.000 millones de años? Sobre esta pregunta es sobre lo que estamos hablando”, dijo Rothschild.
Con estimaciones básicas de los elementos producidos por las primeras generaciones de estrellas, hasta el momento el dúo ha encontrado que “la mayoría de [los elementos esenciales] se pudieron crear bastante pronto en los inicios del universo”, dijo Venkatesan.
Venkatesan presentó sus primeras conclusiones en la reunión 214 de la Sociedad Astronómica Americana en Pasadena, California, EEUU.
Los elementos biogénicos
Para que se forme y progrese la vida tal como la conocemos, se deben reunir cuatro condiciones: cantidad suficiente de los elementos que se conocen como biogénicos, un disolvente (en la Tierra es el agua líquida), una fuente de energía y el tiempo necesario “para que los elementos se unan y creen un ambiente y las condiciones para que progrese la vida”, explicó Venkatesan.
Entre los elementos biogénicos están el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo, el azufre, el hierro y el magnesio.
“El carbono, en particular, es muy interesante”, dijo Venkatesan. El carbono es “ubicuo en el Sistema Solar y más allá” y es “extremadamente versátil en lo químico”.
Estos elementos, como todos los elementos presentes en el universo actual, se «cocinaron» en las estrellas. Pero no todas las estrellas producen todos los elementos, y algunas crean ciertos elementos más rápido que otras.
Las estrellas de poca masa crean todos los elementos de la tabla periódica hasta el carbono, pero debido a que estas estrellas viven más, fabrican los elementos con más lentitud. Las estrellas de masa intermedia llegan hasta al nitrógeno o el oxígeno. Finalmente, las estrellas más masivas, con sus intensos hornos, crean todos los elementos, hasta el hierro y otros metales pesados. Y debido a que estas bestias estelares tienen vidas tan cortas y violentas, pueden crear elementos con más rapidez que las estrellas menores.
Las explosiones que acaban con la vida de estas estrellas pueden variar, y sus diferentes «estilos» indican la cantidad de metales involucrados, tales como el hierro y el níquel, dijo Venkatesan.
Se piensa que las primeras estrellas que se formaron en el inicio del universo fueron muy masivas. Estas estrellas deben haber tenido composiciones características que, a su vez, implican que habrán tenido una abundancia de ciertos elementos “que producen en su agonía”.
Estos científicos tuvieron la idea de realizar un estudio astrobiológico de las primeras estrellas cuando Rothschild visitó el departamento de Venkatesan para una charla. Mientras hablaban esa noche en la cena “empezamos a darnos cuenta de que podría ser realmente divertido ver cuándo pudieron estar disponibles los primeros bloques básicos de la vida ahí afuera”, dijo Venkatesan. “Hasta donde sabemos, nadie más habló de esta idea o trabajaba con ella”.
Lista de deseos
Rothschild esbozó lo que ella llama su “lista de deseos” de elementos que considera absolutamente esenciales para la vida que conocemos. Venkatesan usó, entonces, las teorías actuales de formación estelar, desde las primeras estrellas muy masivas a las que se formaron luego a partir de las semillas plantadas por estas primeras estrellas, para modelar la formación de los elementos biogénicos.
“El elemento número uno es el carbono”, dice Rothschild. “Y se llega al mismo debido a que realmente sólo hay dos elementos que tengan real versatilidad en términos de ser capaz de crear un conjunto de compuestos que podrían formar vida, uno es el silicio y el otro es el carbono”.
Pero descartamos el silicio por no ser predominante en el universo, ni tal versátil químicamente.
“La realidad es que estamos sentados sobre una gran roca de silicatos [formados con silicio], pero no estamos hechos de silicio”, dijo Rothschild.
Para redondear la lista de elementos obligatorios, tenemos el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno.
“El nitrógeno parece ser crítico. Se encuentra en muchos compuestos y esto añade una gran versatilidad”, dijo Rothschild. El nitrógeno, por ejemplo, es la columna vertebral de los aminoácidos, que a su vez son los bloques básicos de las proteínas, y se han detectado en el espacio interestelar.
En las listas secundarias y terciarias está el fósforo, el azufre, el hierro y el magnesio, “y todo tipo de cosas que se usan mucho, pero que se podría concebir con fácilidad un sistema sin ellas”, dijo Rothschild.
Acumulación de elementos
Encontraron que “el nitrógeno se puede acumular muy rápidamente”, dijo Venkatesan. Pero no al inicio, debido a que estas primeras estrellas masivas “tenían lamentablemente una producción minúscula de nitrógeno”. Le tocó a las estrellas de generaciones posteriores subir los niveles lo suficiente como para llegar a lo que entienden los científicos que es necesario para hacer que los elementos tuviesen una presencia bien extendida.
El carbono también “requiere algo de tiempo en juntarse”, debido a que requiere estrellas de masa baja e intermedia, dijo Venkatesan.
Aunque estas estrellas iniciales habrían tenido dificultades para producir nitrógeno, son “bastante eficientes al producir hierro pronto. Esto es debido a que estallan por completo”, comenta Venkatesan.
En promedio, el modelado halló que los niveles de hierro y magnesio se habrían dado muy pronto, pero el carbono requirió unos 100 millones de años para formarse.
Aunque se desconoce la masa crítica de elementos biogénicos necesarios para formar la vida, “estas cantidades serían más que suficientes”, añade Venkatesan.
Por lo que tal vez unos 100 millones de años después del comienzo del universo, habría cantidades sustanciales de muchos de estos elementos, aunque la escala de tiempo puede crecer a unos 500 millones de años más para el carbono, y aún no se ha decidido cuánto tiempo es necesario para el nitrógeno.
Otros ingredientes
Con mejores modelos y un conocimiento mejor de la física de las primeras estrellas se podría cambiar algo el diseño, modificando las escalas temporales para la acumulación de elementos y el entorno interestelar en el que nacen.
Por supuesto, saber qué elementos deben estar presentes y si lo están o no, no responde la pregunta de cuándo podría haber surgido la vida. Los elementos, además, tienen que haberse acumulado en una cantidad suficiente y significativa.
“La cuestión final no es sólo qué elementos, sino qué concentración [de ellos] hay que acumular localmente”, comenta Rothschild.
Una vez que Rothschild lleguen a tener las estimaciones de la cantidad de los distintos elementos que es más posible que fuesen necesarios, ella y Venkatesan podrán usar modelos para estimar las concentraciones en las galaxias y el Sistema Solar en el tiempo y ver si encuentran lugares en los que sea probable que se formara la vida.
“Todo lo que necesitamos es un lugar en el universo que tenga las condiciones, los prerrequisitos”, dijo Rothschild.
También se deben considerar los disolventes, tales como el agua líquida o el metano. Venkatesan dijo que más adelante esperan usar los mismos métodos para evaluar en qué momento podría haber existido agua en suficientes cantidades.
También está la cuestión de si la vida podría haber medrado en el hostil entorno en el que predominaba el ultravioleta de las primeras estrellas. Se cree que la luz ultravioleta tiene tanto efectos beneficiosos como perjudiciales para la vida, pero no se sabe cuál de éstos podría haber ser predominante en el joven universo.
Finalmente la pregunta se convertirá en: “¿podemos tener los bloques básicos pronto?”, dijo Venkatesan. Aunque responder tal cuestión llevará algún tiempo, podría tener un impacto sustancial en los estudios del comienzo del universo, la investigación de los exoplanetas, y las expectativas de hasta dónde podría haber evolucionado la vida alienígena, sin mencionar la visión sobre nuestro lugar en el universo.
“Esto no va a curar el cáncer”, comenta Rothschild. “Pero creo que, en cierta forma, es una pregunta muy profunda: ¿cuándo se puede empezar a hablar de vida en nuestro universo?”
Fuente: Space.com. Aportado por Eduardo J. Carletti
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