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¿Puede la vida en la Tierra continuar en un planeta enana roja?

¿Puede la vida en la Tierra continuar en un planeta enana roja?

Aunque la ciencia de los exoplanetas ha avanzado mucho en las últimas dos décadas, todavía nos encontramos en una situación desafortunada. Los científicos sólo pueden hacer conjeturas fundamentadas sobre qué exoplanetas podrían ser habitables. Incluso el exoplaneta más cercano está a cuatro años luz de distancia, y aunque cuatro es un número entero pequeño, la distancia es enorme.

Pero eso no impide que los científicos intenten reconstruir las cosas.

Una de las cuestiones más importantes en la ciencia y la habitabilidad de los exoplanetas tiene que ver con las enanas rojas. Las enanas rojas son numerosas y las investigaciones muestran que albergan una gran cantidad de planetas. Si bien los planetas gigantes gaseosos como Júpiter son relativamente raros alrededor de las enanas rojas, otros planetas no lo son. Los datos de observación muestran que alrededor del 40% de las enanas rojas albergan súper Tierras en sus zonas habitables.

Las enanas rojas tienen algunas cosas a su favor cuando se trata de la habitabilidad de los exoplanetas. Estas estrellas de baja masa tienen vidas extremadamente largas, lo que significa que su producción de energía es estable durante largos períodos de tiempo. Hasta donde sabemos, esto es beneficioso para la habitabilidad potencial y la evolución de la vida compleja. La estabilidad le da a la vida la oportunidad de responder a los cambios y continuar en sus esferas.

Pero las enanas rojas también tienen un lado oscuro: brillan. Todas las estrellas brillan hasta cierto punto, incluso nuestro sol. Pero la luminosidad del sol no es tan brillante como la de una enana roja. Las enanas rojas pueden brillar tan intensamente que pueden duplicar su brillo en muy poco tiempo. ¿Existe alguna forma de que la vida pueda sobrevivir en los planetas enanas rojas?

Esta es la concepción artística de una estrella enana roja que sufre un poderoso estallido llamado llamarada estelar. Hay un planeta virtual en primer plano. Fuente: NASA/ESA/G. Tocino (STScI)

Una nueva investigación realizada por científicos de Portugal y Alemania examina esta cuestión. Para probar la idea de habitabilidad en un exoplaneta enana roja, los investigadores utilizaron un tipo común de moho y lo sometieron a radiación enana roja simulada, protegida únicamente por la atmósfera marciana.

La búsqueda es “¿Qué tan habitables son los exoplanetas enanos M? Modelado de las condiciones de la superficie y exploración del papel de la melanina en la supervivencia de las esporas de Aspergillus niger bajo radiación similar a la de un exoplaneta.El autor principal es Afonso Mota, astrobiólogo del Grupo de Investigación de Microbiología Espacial del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). El artículo se envió al Journal of Astrobiology y actualmente se encuentra en preimpresión.

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Aspergillus niger está omnipresente en el suelo y es comúnmente conocido por el moho negro que puede causar en algunas frutas y verduras. También es un prolífico productor de melanina. La melanina absorbe la luz de manera muy eficiente y, en los humanos, la melanina se produce por la exposición a la radiación ultravioleta que oscurece la piel. Las melaninas están muy extendidas en la naturaleza y las personas extremas las utilizan para protegerse. La melanina puede dispersar hasta el 99,9% de los rayos UV absorbidos. Los científicos creen que la aparición de melanina puede haber jugado un papel crucial en la evolución de la vida en la Tierra al proteger a los organismos de la dañina radiación del sol.

Microscopio electrónico de barrido del hongo Aspergillus niger liofilizado.  Fuente de la imagen: Por Mojana Das Murthy y Pachamuthu Ramasamy - [1]CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52254793
Microscopio electrónico de barrido del hongo Aspergillus niger liofilizado. Fuente de la imagen: Por Mojana Das Murthy y Pachamuthu Ramasamy – [1]CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52254793

En esencia, esta investigación plantea una pregunta muy simple. ¿Puede la melanina del Aspergillus niger ayudarlo a sobrevivir al brillo de una enana roja cuando está protegido por una atmósfera delgada como la de Marte?

Proxima Centauri y TRAPPIST-1 son enanas rojas muy conocidas en la ciencia exoplanetaria porque albergan exoplanetas rocosos en sus zonas habitables. Este estudio se centra en Proxima Centauri b (en adelante PCb) y TRAPPIST-1 e (en adelante T1e). Es probable que ambos tengan temperaturas que permitirían que exista agua líquida en sus superficies, dadas las propiedades atmosféricas apropiadas. Es probable que tanto la PCB como el T1e también tengan entornos de radiación aceptables.

Esta forma de investigación muestra la parte superior de la atmósfera en luz ultravioleta y de rayos X en los exoplanetas Proxima Centauri y TRAPPIST-1.  Crédito de la imagen: Motta et al.  2024.
Esta forma de investigación muestra la parte superior de la atmósfera en luz ultravioleta y de rayos X en los exoplanetas Proxima Centauri y TRAPPIST-1. Crédito de la imagen: Motta et al. 2024.

Es imposible modelar perfectamente las condiciones de la superficie de estos planetas, pero los investigadores pueden acercarse utilizando los llamados Temperatura de equilibrio. Las llamaradas estelares son más fáciles de medir porque pueden observarse con precisión desde grandes distancias. producción de melanina en a. Níger También se entiende bien. Al trabajar con los tres factores, los investigadores pudieron modelar cómo funcionaría el moho en la superficie de un planeta en zona habitable alrededor de una enana roja.

“En el contexto de la astrobiología, especialmente la astrobiología, el estudio de hongos altamente tolerantes ha demostrado ser fundamental para comprender mejor los límites de la vida y la habitabilidad”, escribieron los autores. “Aspergillus niger, un hongo filamentoso resistente, se ha utilizado con frecuencia como organismo modelo para estudiar la supervivencia de hongos en ambientes extremos y crece en una amplia gama de condiciones”.

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a. Níger Los gérmenes contienen una capa densa y compleja de melanina que los protege de los rayos ultravioleta y los rayos X. Fueron encontrados en la Estación Espacial Internacional, lo que demuestra que pueden resistir algunos peligros en el espacio. Aunque son terrestres, los científicos pueden utilizarlos para estudiar la habitabilidad de exoplanetas.

En este trabajo, los investigadores probaron la capacidad de supervivencia. a. Níger Bacterias en condiciones de superficie que simulan PCB y T1c, donde las estrellas enanas rojas bañan las superficies planetarias con potente radiación ultravioleta y de rayos X.

Los investigadores probaron diferentes tipos de a. Níger Gérmenes en diferentes soluciones. Una era una cepa de tipo salvaje, otra era una cepa mutante que había sido modificada para producir y secretar eumelanina, una melanina de especial interés para los científicos, y la tercera era una cepa deficiente en melanina. Las esporas se suspendieron en soluciones salinas, soluciones ricas en melanina o una solución de control durante un período de tiempo mientras se exponían a cantidades variables de rayos X y radiación ultravioleta.

Después de la exposición a los tres tipos a. Níger Se han probado las esporas para determinar su viabilidad y viabilidad.

Los resultados muestran que a. Níger Podrá sobrevivir en entornos de intensa radiación que pueden esterilizar las superficies de los exoplanetas enanas rojas. No si está expuesto directamente, pero sí si está bajo unos pocos milímetros de tierra o agua. “Si no se atenuaran, los rayos X de las llamaradas probablemente esterilizarían la superficie de todos los exoplanetas estudiados. Sin embargo, los microorganismos adecuados para la supervivencia bajo la superficie no se verían afectados por la mayoría de las fuentes de radiación externas debajo de unos pocos milímetros de suelo o agua”.

Esta figura muestra la dosis absorbida estimada de rayos X del subsuelo a través de una fina capa de suelo (naranja) o agua (azul).  El agua tiene menos capacidad para atenuar estos fotones de alta energía, por lo que se necesita una capa de agua más gruesa para reducir la misma dosis en comparación con el suelo.  Las tres líneas discontinuas representan los valores LD90 (dosis letal para el 90% de la población) para E. coli, A.  Níger y D.  radioduranos.  E. coli es una bacteria común y D.  Los radioduranos son extremófilos resistentes a la radiación.  Crédito de la imagen: Motta et al.  2024.
Esta figura muestra la dosis absorbida estimada de rayos X del subsuelo a través de una fina capa de suelo (naranja) o agua (azul). El agua tiene menos capacidad para atenuar estos fotones de alta energía, por lo que se necesita una capa de agua más gruesa para reducir la misma dosis en comparación con el suelo. Las tres líneas discontinuas representan los valores LD90 (dosis letal para el 90% de la población) para E. coli, A. Níger y D. radioduranos. E. coli es una bacteria común y D. Los radioduranos son extremófilos resistentes a la radiación. Crédito de la imagen: Motta et al. 2024.

Lo que encontró el estudio es melanina. Cuanta más melanina, mayor será la tasa de supervivencia a. Níger.

“Los experimentos realizados en este estudio confirman el propósito multifuncional de la melanina desde entonces a. Níger Los investigadores escribieron que las esporas de MA93.1 germinaron más rápido y más eficientemente en el extracto rico en melanina en comparación con las dos soluciones de control. a. Níger MA93.1 es la cepa mutante modificada para producir y secretar melanina.

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Estos números de la investigación muestran el poder protector de la melanina cuando A. niger se expone a la luz ultravioleta (izquierda) y a los rayos X (derecha).  A. niger en solución de melanina mostró un mejor crecimiento después de la irradiación que en solución salina.  Solución o solución de control.  Las líneas continuas representan A. niger no irradiada y las líneas discontinuas representan muestras de control de A. niger no irradiada.  Crédito de la imagen: Motta et al.  2024.
Estos números de la investigación muestran el poder protector de la melanina a. Níger Expuesto a radiación ultravioleta (izquierda) y rayos X (derecha). a. Níger En solución, la melanina mostró un mejor crecimiento después de la exposición a la radiación en comparación con la solución salina o de control. Las líneas continuas representan rayos no irradiados. a. Nígerlas líneas discontinuas representan a. Níger Muestras de control. Crédito de la imagen: Motta et al. 2024.

Para los exoplanetas T1e y PCb, la investigación es prometedora para aquellos de nosotros que esperamos la posibilidad de habitar en otros planetas. Cuando se trata de UV-C, una porción significativa de las esporas de muestras que contienen melanina pueden sobrevivir a las superllamaradas que golpean los PCB y T1e, incluso con muy poca protección contra la intemperie. La exposición a los rayos X fue similar.

Si bien a todos nos gusta imaginar vida compleja en otras partes del universo, es más probable que nos topemos con mundos que no se parecen a la Tierra. Si encontramos vida, probablemente serán organismos simples los que encuentren una manera de sobrevivir en lo que consideramos ambientes marginales o extremos. Dado que las enanas rojas son tan comunes, es probable que encontremos vida así.

Este estudio apoya esta idea.

“Además”, escribieron los autores en su conclusión, “los resultados de este trabajo demostraron cómo a. Nígeral igual que otros organismos resistentes y extremófilos, podrá sobrevivir a las duras condiciones de radiación en la superficie de algunos exoplanetas enanos M.

Los investigadores concluyeron que la melanina desempeña un papel crucial en su probabilidad de supervivencia. “Además, se ha demostrado que las soluciones ricas en melanina son extremadamente beneficiosas para la supervivencia y germinación celular. a. Níger Gérmenes, especialmente cuando se tratan con altas dosis de radiación ultravioleta y rayos X.

Existe un debate científico en curso sobre la posibilidad de habitabilidad en exoplanetas enanas rojas, donde la quema juega un papel destacado. Pero esta investigación muestra que puede ser demasiado pronto para descartar las enanas rojas y al mismo tiempo arrojar luz sobre cómo funciona la vida en la Tierra.

“Estos hallazgos proporcionan información sobre cómo las formas de vida resisten los eventos y condiciones adversos que prevalecen en los exoplanetas y cómo la melanina puede haber jugado un papel en el origen y la evolución de la vida en la Tierra y quizás en otros mundos”.

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