En la búsqueda de vida en otros planetas, la presencia de oxígeno en la atmósfera de un planeta es un signo potencial de actividad biológica que podría ser detectado por telescopios futuros. Sin embargo, un nuevo estudio describe varios escenarios en los que un planeta rocoso sin vida alrededoruna estrella similar al sol podría evolucionar para tener oxígeno en su atmósfera.
Los nuevos hallazgos, publicados el 13 de abril en avances de AGU , resalte la necesidad de telescopios de próxima generación que sean capaces de caracterizar entornos planetarios y buscar múltiples líneas de evidencia de vida además de detectar oxígeno.
"Esto es útil porque muestra que hay formas de obtener oxígeno en la atmósfera sin vida, pero hay otras observaciones que puede hacer para ayudar a distinguir estos falsos positivos de los reales", dijo el primer autor Joshua Krissansen-Totton, unSagan Fellow en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la UC Santa Cruz. "Para cada escenario, tratamos de decir lo que su telescopio necesitaría poder hacer para distinguir esto del oxígeno biológico".
En las próximas décadas, quizás a finales de la década de 2030, los astrónomos esperan tener un telescopio capaz de tomar imágenes y espectros de planetas potencialmente similares a la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol. El coautor Jonathan Fortney, profesor de astronomía y astrofísica y director de UCSCOtro Laboratorio de Mundos, dijo que la idea sería apuntar a planetas lo suficientemente similares a la Tierra como para que la vida pudiera haber surgido en ellos y caracterizar sus atmósferas.
"Ha habido mucha discusión sobre si la detección de oxígeno es 'suficiente' señal de vida", dijo. "Este trabajo realmente aboga por la necesidad de conocer el contexto de su detección. ¿Qué otras moléculas se encuentran?además del oxígeno, o no se encuentra, y ¿qué te dice eso sobre la evolución del planeta? "
Esto significa que los astrónomos querrán un telescopio que sea sensible a una amplia gama de longitudes de onda para detectar diferentes tipos de moléculas en la atmósfera de un planeta.
Los investigadores basaron sus hallazgos en un modelo computacional detallado de extremo a extremo de la evolución de los planetas rocosos, comenzando desde sus orígenes fundidos y extendiéndose a lo largo de miles de millones de años de enfriamiento y ciclos geoquímicos. Variando el inventario inicial de elementos volátilesen sus planetas modelo, los investigadores obtuvieron una gama sorprendentemente amplia de resultados.
El oxígeno puede comenzar a acumularse en la atmósfera de un planeta cuando la luz ultravioleta de alta energía divide las moléculas de agua en la atmósfera superior en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno liviano se escapa preferentemente al espacio, dejando atrás el oxígeno. Otros procesos pueden eliminar el oxígeno delEl monóxido de carbono y el hidrógeno liberados por la desgasificación de la roca fundida, por ejemplo, reaccionarán con el oxígeno, y la meteorización de la roca también absorbe oxígeno. Estos son solo algunos de los procesos que los investigadores incorporaron en su modelo de la evolución geoquímica de unplaneta rocoso.
"Si ejecuta el modelo para la Tierra, con lo que creemos que fue el inventario inicial de volátiles, obtendrá de manera confiable el mismo resultado cada vez: sin vida, no obtiene oxígeno en la atmósfera", dijo Krissansen-Totton."Pero también encontramos múltiples escenarios en los que se puede obtener oxígeno sin vida".
Por ejemplo, un planeta que de otra manera es como la Tierra pero comienza con más agua terminará con océanos muy profundos, ejerciendo una inmensa presión sobre la corteza. Esto efectivamente detiene la actividad geológica, incluidos todos los procesos como el derretimiento o la meteorización.de rocas que eliminarían el oxígeno de la atmósfera.
En el caso opuesto, cuando el planeta comienza con una cantidad relativamente pequeña de agua, la superficie del magma del planeta inicialmente fundido puede congelarse rápidamente mientras el agua permanece en la atmósfera. Esta "atmósfera de vapor" pone suficiente agua en la parte superioratmósfera para permitir la acumulación de oxígeno a medida que el agua se rompe y el hidrógeno se escapa.
"La secuencia típica es que la superficie del magma se solidifica simultáneamente con el agua que se condensa en océanos en la superficie", dijo Krissansen-Totton. "En la Tierra, una vez que el agua se condensa en la superficie, las tasas de escape eran bajas. Pero si retienes unatmósfera de vapor después de que la superficie fundida se ha solidificado, hay una ventana de aproximadamente un millón de años cuando el oxígeno puede acumularse porque hay altas concentraciones de agua en la atmósfera superior y no hay superficie fundida para consumir el oxígeno producido por el escape de hidrógeno ".
Un tercer escenario que puede conducir a la presencia de oxígeno en la atmósfera involucra a un planeta que, por lo demás, es como la Tierra, pero que comienza con una proporción más alta de dióxido de carbono y agua. Esto conduce a un efecto invernadero desbocado, lo que lo hace demasiado caliente para el agua.condensarse de la atmósfera a la superficie del planeta.
"En este escenario similar a Venus, todos los volátiles comienzan en la atmósfera y pocos quedan en el manto para ser desgasificados y absorber oxígeno", dijo Krissansen-Totton.
Señaló que los estudios anteriores se han centrado en los procesos atmosféricos, mientras que el modelo utilizado en este estudio explora la evolución geoquímica y térmica del manto y la corteza del planeta, así como las interacciones entre la corteza y la atmósfera.
"No es computacionalmente intensivo, pero hay muchas partes móviles y procesos interconectados", dijo.
Además de Krissansen-Totton y Fortney, los coautores incluyen a Francis Nimmo, profesor de ciencias terrestres y planetarias en UC Santa Cruz, y Nicholas Wogan en la Universidad de Washington, Seattle. Esta investigación fue apoyada por la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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