El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio.

El espectro, uno de los primeros que se obtienen con HIFI, completamente restablecido desde enero de 2010 de unas dificultades técnicas iniciales, demuestra fehacientemente que el instrumento está funcionando a pleno rendimiento. Algunas de las características sorprendentes en el espectro obtenido con HIFI incluyen un rico patrón de picos, cada uno de los cuales representa la emisión de luz de una molécula específica en la Nebulosa de Orión. Esta nebulosa es conocida por ser una de las fábricas de productos químicos más prolíficas en el espacio, aunque la ni la totalidad de su composición química ni las vías para la formación de las moléculas se conocen aún bien. Escudriñando en este patrón de picos del espectro, los astrónomos han identificado unas pocas moléculas comunes que aparecen en todas partes del espectro, pero la identificación de muchas otras líneas de emisión que aparecen en el espectro está en curso actualmente.

Gracias a esta primera identificación obtenida, ha sido posible comenzar a evidenciar la firma de moléculas especialmente interesante puesto que son los precursores directos de las moléculas que propician la vida. Un rasgo característico del espectro de Orión es su riqueza espectral: entre las moléculas que se pueden identificar en este espectro aparecen moléculas de agua, monóxido de carbono, formaldehído, metanol, dimetil éter, cianuro de hidrógeno, óxido de azufre, dióxido de azufre y sus análogos de isotópicos. Se espera identificar muchas otras nuevas moléculas orgánicas.

“Este espectro de HIFI, y los muchos que están por venir, proveerá un tesoro virtual de información sobre el inventario de sustancias químicas en general y sobre cómo se forman moléculas orgánicas en una región de formación estelar activa. Alberga la promesa de una profunda comprensión de la química del espacio una vez que tengamos los estudios completos del espectro disponible”, dijo Edwin Bergin, de la Universidad de Michigan, investigador principal del Programa Clave de HEXOS en Herschel. Gracias a la financiación de los Ministerios de Ciencia e Innovación y de Fomento, el Centro de Astrobiología (CAB) y el Observatorio Astronómico Nacional (OAN, IGN) han contribuido muy significativamente al diseño y construcción de HIFI. Jesús Martín-Pintado del CAB, quién ha liderado el desarrollo de herramientas avanzadas de análisis de datos, comenta que “en el contexto de la química prebiótica HIFI abre, por primera vez, la posibilidad de determinar cómo evoluciona la química en una gran variedad de objetos celestes, desde las moléculas más simples hasta los compuestos orgánicos mas complejos”.

Rafael Bachiller, director del OAN, asegura que “las observaciones de HIFI nos desvelan un Universo de enorme y sorprendente riqueza química”. En el OAN se ha desarrollado parte del sistema de detección de HIFI, lo que ha necesitado de años de intenso trabajo por parte de sus ingenieros. Bachiller se muestra muy satisfecho por esta labor y añade que “no cabe duda de que HIFI está produciendo ya una auténtica revolución en el campo de la Astroquímica”.

Alta resolución sin precedentes HIFI fue diseñado para proporcionar espectros de resolución extremadamente alta y abrir la investigación a nuevos rangos de longitud de onda, completamente inaccesibles para los telescopios terrestres. “Es asombroso ver cómo funciona HIFI”, dijo Frank Helmich, investigador principal HIFI de SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. “Obtuvimos este espectro en pocas horas y ya supera claramente a cualquier otro espectro, en cualquier otra longitud de onda, tomado en Orión. Las moléculas orgánicas están por todas partes en este espectro, incluso en los niveles más bajos, que da idea de la fidelidad de HIFI. El desarrollo de HIFI duró ocho años, pero realmente valió la pena esperar”.

Este espectro es uno de los obtenidos poco después de que HIFI reanudase sus operaciones a bordo de Herschel. En agosto de 2009, HIFI experimentó una subida pico de voltaje inesperada en el sistema electrónico, probablemente causado por una partícula cósmica de alta energía, por lo que fue apagado temporalmente. El equipo de la misión estudió a fondo este problema y desarrolló una solución que protege el instrumento de los efectos de este tipo de eventos. El 14 de enero de 2010, HIFI cambió con éxito a la electrónica de repuesto y reinició una secuencia de ensayos y de verificación, previas a las observaciones científicas iniciadas a partir del 28 de febrero. Ahora se une de nuevo con los otros dos instrumentos de Herschel, SPIRE y PACS, en su exploración del Universo infrarrojo lejano.

Herschel es un observatorio espacial de la ESA con los instrumentos científicos proporcionados por consorcios dirigido por investigadores principales europeos, con una importante participación de la NASA.

HIFI es un espectrómetro de alta resolución diseñado y construido por un consorcio financiado nacionalmente liderado SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. El consorcio incluye a institutos de Francia, Alemania, EE.UU., Canadá, Irlanda, Italia, Polonia, Rusia, España, Suecia, Suiza y Taiwán. La identificación de las numerosas características presentes en el espectro de Orión, con transiciones de especies moleculares particulares, requiere el uso de sofisticadas bases de datos de moléculas, resultado de muchos años de trabajo de espectroscopia en el laboratorio. Para las asignaciones moleculares de este espectro HIFI se ha utilizado la base de datos espectroscopia molecular de Colonia (Cologne Database of Molecular Spectroscopy, CDMS) y una base de datos equivalente en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

El Centro de Astrobiología es un centro mixto del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial “Esteban Terradas” (INTA) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Está ubicado dentro del campus del INTA, en Torrejón de Ardoz.

EL Observatorio Astronómico Nacional es un centro dependiente del Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Fecha Original: 8 de marzo de 2010
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Para Ricitos de Oro, las gachas no debían estar demasiado frías ni demasiado calientes… la temperatura adecuada es lo que necesitaba.

Para que un planeta similar a la Tierra albergue vida, o vida pluricelular, la temperatura es, ciertamente, importante pero ¿cómo de importante? ¿Y qué hace que la temperatura de una exo-Tierra sea “adecuada”?

Algunos estudios recientes han concluido que responder a estas preguntas es sorprendentemente difícil, y que algunas de las respuestas son realmente curiosas.

Considera la inclinación del eje de una exo-Tierra, su oblicuidad.

En la Hipótesis de la “Tierra Rara”, éste es un criterio de Ricitos de Oro; a menos que la inclinación se mantenga estable (gracias a una luna como la nuestra), y en un ángulo “adecuado”, el clima variaría demasiado para que se formase vida pluricelular: demasiadas Tierras bolas de nieve (todo el globo cubierto de hielo y nieve), o demasiado riesgo de un efecto invernadero desbocado.

“Encontramos que los planetas con pequeñas fracciones de océanos o continentes polares, pueden experimentar variaciones climáticas estacionales muy severas”, escribe David Spieguel de la Universidad de Columbia University¹, resumiendo los resultados de una extensa serie de modelos que investigan los efectos de la oblicuidad, cobertura tierra/océano, y rotación en planetas similares a la Tierra, “pero esos planetas también podrían mantener condiciones habitables estacionalmente en zonas regionales a lo largo de un mayor rango de radios orbitales que muchos planetas similares a la Tierra”. ¿Y la verdadera sorpresa? “Nuestros resultados proporcionan indicaciones de que los climas modelados son de algún modo menos propensos a las transiciones dinámicas de bola de nieve con una gran oblicuidad”. En otras palabras, una exo-Tierra muy inclinada (como Urano), ¡puede ser menos propensa a sufrir eventos de bola de nieve que nuestra Tierra Ricitos de Oro!

Consideremos ahora la radiación ultravioleta.

“La radiación ultravioleta es un arma de doble fijo para la vida. Si es demasiado fuerte, los sistemas biológicos terrestres se verán dañados. Y si es demasiado débil, la síntesis de muchos compuestos bioquímicos no puede avanzar”, dice Jianpo Guo del Observatorio Yunnan de China². “Para la mayor parte de las estrellas con temperaturas efectivas de menos de 4600 K, las zonas habitables ultravioleta están más cerca que las zonas habitables. Para las estrellas con temperaturas efectivas superiores a 7137 K, las zonas habitables ultravioletas está más lejos que las zonas habitables”. Este resultado no cambia lo que ya sabíamos sobre las zonas de habitabilidad alrededor de las estrellas de secuencia principal, pero descarta la posibilidad de vida alrededor de estrellas post gigante roja (¡suponiendo que algo haya sobrevivido a su estrella madre pasando por la fase de gigante roja!)

Veamos los efectos de las nubes.

Los cálculos de las zonas de habitabilidad – los radios de las órbitas de exoplanetas alrededor de su estrella madre – para estrellas de secuencia principal normalmente suponen un cielo de astrónomo – cielos permanentemente claros (es decir, sin nubes). Pero la Tierra tiene nubes, y las nubes, definitivamente, tienen un efecto sobre la temperatura global media. “El efecto albedo es sólo débilmente dependiente del espectro estelar incidente debido a que las propiedades ópticas (especialmente el albedo de dispersión) permanecen casi constantes en el rango de longitudes de onda del máximo de la radiación estelar incidente”, concluye un reciente estudio de un equipo alemán³ sobre los efectos de las nubes en la habitabilidad (observaron las estrellas de secuencia principal de clases espectrales F, G, K, y M). Esto suena a que Gaia es amiga de Ricitos de Oro; no obstante: “El efecto invernadero de las nubes altas, por otra parte, depende de las temperatuas de la atmósfera baja, las cuales a su vez son una consecuencia indirecta de los distintos tipos de estrellas centrales”, concluye el equipo (recuerda que la temperatura global de una exo-Tierra depende tanto del efecto del albedo como del efecto invernadero). Entonces, ¿el mensaje global? “Los planetas con nubes similares a la Tierra en sus atmósferas, pueden estar situados más cerca o más lejos de la estrella central en comparación con las atmósferas claras. Los cambios en la distancia dependen del tipo de nubes. En general, nubes bajas dan como resultado un decremento de la distancia debido al efecto albedo, mientras que las nubes altas llevan a un incremento en la distancia”.

Es difícil fijar qué es “adecuado”.

1: autor principal; Kristen Manou de la Universidad de Princeton y Caleb Scharf de la Universidad de Columbia son los coautores (“Habitable Climates: The Influence of Obliquity”, The Astrophysical Journal, Volume 691, Issue 1, pp. 596-610 (2009); arXiv:0807.4180 es el borrador)

Autor: Jean Tate
Fecha Original: 24 de febrero de 2010
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La búsqueda de agua en otros cuerpos planetarios ha dado un gran paso adelante en los últimos meses. En noviembre, la NASA anunció que había encontrado sustanciales cantidades de agua en la Luna. A principios de este mes, la sonda Cassini obtuvo datos sobre Encelado, una de las lunas de Saturno, que pueden confirmar la presencia de agua líquida en la subsuperficie.

Mientras estas misiones barren nuestro sistema solar buscando trazas de agua – una condición necesaria para la vida – un grupo de científicos mira más allá, a la luz de sistemas solares a años luz de distancia. Un reciente estudio publicado en la revista Astrobiology describe el uso de la espectroscopía infrarroja para modelar el polvo alrededor de las estrellas jóvenes, tratando de detectar la presencia de minerales hidratados conocidos como filosilicatos.

Uno de los ejemplos más simples de filosilicatos es el mineral de arcilla. El agua es una parte importante de su estructura química.

“Si encuentras filosilicatos, con gran probabilidad encontrarás agua”, dice la autora principal Melissa Morris, profesora visitante en el Departamento de Física, Astronomía y Ciencias de los Materiales de la Universidad Estatal de Missouri y afiliada a la Escuela de Exploración Espacial y Terrestre de la Universidad Estatal de Arizona. “El objetivo era tratar de determinar si podíamos detectar realmente estas maravillosas firmas de minerales hidratados, casi siempre generados por la interacción del agua líquida con la roca”.

Para determinar si la superficie de un planeta extrasolar contendrá agua, los científicos pueden mirar a lo que se conoce como disco protoplanetario — un disco de gas y polvo alrededor de una estrella durante sus primeras fases de desarrollo. Los científicos creen que los planetas nacen a partir de los discos protoplanetarios a través de interacciones gravitatorias y electroestáticas entre las partículas. Por tanto, si los científicos pueden determinar la composición elemental de los discos de polvo que orbitan las estrellas jóvenes, deberían ser capaces de predecir qué tipo de planetas formarían finalmente.

Una escuela de pensamiento sugiere que la Tierra adquirió el agua de su superficie a partir de asteroides o cuerpos similares presentes en su disco protoplanetario. Los autores de este estudio usaron la misma suposición para planetas potencialmente similares a la Tierra en otros sistemas. Por tanto, si se encuentran filosilicatos en los discos protoplanetarios de otros sistemas solares, la suposición es que es muy probable que se encuentre agua en la superficie de los planetas que nazcan después a partir del disco. (Por supuesto, Mercurio, Venus y Marte ilustran que otras condiciones afectarán a si finalmente a los planetas rocosos trandán agua).

Los científicos esperan usar algún día instrumentos como el Telescopio Espacial Spitzer y el Observatorio Estratosférico para Astronomía Infrarroja (SOFIA), para determinar la composición del polvo exozodiacal de los discos planetarios extrasolares. Antes de que puede hacerse esto, no obstante, los científicos deben determinar primero si la detección de minerales concretos en esos sistemas lejanos es siquiera posible. Este estudio ayuda a los científicos a determinar qué firmas buscar en los discos.

La composición del polvo se identifica al estudiar sus características de emisión. Un procedimiento común es usar la espectroscopía infrarroja para identificar sustancias mediante las longitudes de onda infrarrojas que absorben o emiten. Este procedimiento a menudo se usa para detectar agua en cuerpos planetarios.

Morris y sus colegas comenzaron a modelar las emisiones infrarrojas del polvo que no contenían minerales hidratados, o filosilicatos. Entonces cambiaron la mezcla mineral, añadiendo estos en una cantidad de un tres por ciento de la mezcla total.

En el artículo, Morris y su coautor Steve Desch de la Universidad Estatal de Arizona afirman que los rasgos únicos indicativos de filosilicatos en los espectros del infrarrojo medio deberían hacer posible la detección de esos minerales en los discos protoplanetarios.

Scott Sandford, astrofísico investigador en el Centro de Investigación Ames de la NASA en California, quien tiene experiencia llevan a cabo espectroscopía en meteoritos, no está de acuerdo. Dice que demostrar la presencia de filosilicatos en un disco protoplanetario es todo un reto.

“Es bastante complicado identificar filosilicatos cuando están presentes en mezclas debido a que tienen relativamente pocos rasgos, en oposición a otros minerales, que tienen muchas catacterísticas estructurales en su espectro”, dice Sandford.

Morris dice que el resultado de este estudio sólo demuestra que, basándose en modelos por ordenador, debería ser posible detectar la presencia de filosilicatos en discos protoplanetarios. Éste es sólo el primer paso en la detección de agua en otros sistemas solares.

“Mi parte fue desarrollar el modelo para determinar si podía hacerse o no”, dice Morris. “¿Qué instrumentos hay disponibles? De los que tenemos, ¿tienen la resolución adecuada?”

El siguiente paso, que Morris ya ha comenzado, es aplicar esta técnica a datos reales. Morris está comparando los modelos con datos obtenidos del Telescopio Espacial Spitzer.

Sandford dice que será la prueba real.

“La idea básica que exponen es perfectamente buena”, dice Sandford. “Personalmente soy un tanto escéptico sobre que puedan localizar los filosilicatos en este disco al nivel que sugieren. ¿Cómo de aplicables son estos modelos al mundo real?”

Morris dice que este tipo de investigación también es importante para comprender cómo se forman, en general, los sistemas planetarios.

“Soy un gran defensor de la búsqueda de agua en nuestro Sistema Solar”, dice Morris, “pero para comprender el proceso de formación de sistemas planetarios, tenemos que ir fuera de nuestro sistema y mirar también otros”

Autor: Anuradha K. Herath
Fecha Original: 24 de febrero de 2010
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Las iguanas de las Islas Galápagos han evolucionado muchas características únicas debido a su aislamiento de las iguanas continentales. Debido a que no pueden nadar grandes distancias, los biólogos creen que las primeras iguanas de las Galápagos llegaron en balsas naturales hechas de vegetación.

Lo mismo puede haber sucedido en el océano espacial. Algunos investigadores especulan que la vida en Marte – si es que hay – puede estar compuesta de “especies isla” que fueron llevadas desde la Tierra en meteoritos interplanetarios.

O tal vez ambos planetas fueron sembrados con vida desde un “continente” aún más lejano.

“La Tierra puede no ser el centro del universo basado en el ADN”, dice Gary Ruvkun, profesor de genética en la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital General de Massachusetts.

La idea no es demasiado descabellada. Ya tenemos pruebas de que algunas moléculas biológicamente importantes, tales como los ingredientes de los aminoácidos, son transportadas por cometas. Y sabemos que hace alrededor de 3500 millones de años, los impactos de meteoritos a menudo sacaban rocas de la superficie de la Tierra y las lanzaban al espacio.

Los microbios y/o biomoléculas pueden haberse dado una vuelta en estas “balsas” cósmicas.

Para probar esta teoría – conocida como panspermia – Ruvkun y sus colegas han iniciado un proyecto conocido como Búsqueda de Genomas Extraterrestres (SETG, juego de palabras con SETI). Están ensamblando un instrumento que podría ir a Marte y analizar muestras de terreno o hielo buscando la presencia de ADN. Si el dispositivo encuentra algo, podría entonces analizar el código genético para ver si los “marcianos” están relacionados con nosotros.

Un prototipo de SETG tendrá sus primeras pruebas de campo este año con el patrocinio del programa de Instrumentación Científica y Tecnológica en Astrobiología de la NASA.

Detección de ADN

Algunos defienden que es demasiado pronto para estar pensando en ADN marciano.

“Si hubiese otros signos de vida, más específicamente biomasa, aplaudiría el análisis de ADN”, dice Norman Pace de la Universidad de Colorado en Boulder. “Sin siquiera trazas de biomasa, hablar de secuencias de ADN me parece demasiado prematuro”.

Pero Ruvkun defiende que la técnica de su equipo puede detectar una única molécula de ADN en una muestra, mientras que otras pruebas biológicas – tales como identificar los constituyentes químicos con espectrometría de masas – no son tan sensibles.

“Es muy difícil detectar una única molécula con un análisis químico”, comenta Harry Noller de la Universidad de California en Santa Cruz. “Pero puedes amplificar de forma única el ADN”, por lo que se destaca claramente una señal.

ADN inmutable

Para amplificar pequeñas trazas de potencial ADN alienígena, Ruvkun y sus colaboradores han buscado una hebra de ADN que probablemente fuese conservada tanto en los terráqueos como en los marcianos.

Creen que esta hebra común debería estar en el gen de ARN ribosómico 16S, el cual es vital para el proceso de creación de proteínas en las células. Este gen tiene regiones de sus secuencias que apenas han cambiado a lo largo de miles de millones de años de evolución.

Para abreviar, segmentos cortos de la secuencia de ARN ribosómico 16S son exactamente iguales en las más de 100 000 especies de las que se han analizado hasta ahora sus genes ribosómicos.

“No hay forma de tener una mutación aquí y vivir para contarlo”, dice Noller, que no es parte del equipo de SETG.

Como consecuencia, cualquier marciano que comparta nuestra herencia genética presumiblemente portará el gen de ARN ribosómico 16S con las mismas partes conservadas que todos los terráqueos.

Un cebo para la vida

La estrategia propuesta para el instrumento SETG es recibir una muestra marciana y añadir pequeños extractos del gen de ARN ribosómico 16S como “cebos” para la replicación de ADN. Si la muestra contiene ADN y si parte de ese código genético de ADN encaja con el cebo, entonces un conjunto de reacciones químicas producirán un millón de copias aproximadamente del ADN de la muestra.

El ADN amplificado puede detectarse mediante marcadores especiales, y pueden secuenciarse partes de su código para identificar qué tipo de vida es la propietaria de este ADN.

Si la muestra estuviese contaminada por ADN terráqueo, entonces los investigadores de SETG serían capaces de reconocer las firmas en el código secuenciado que señalarán si la contaminación procede de un humano, una bacteria o cualquier otra cosa que nos sea familiar.

Pero si nada de la Tierra encaja con la secuencia observada, Ruvkun y sus colegas afirmarán haber encontrado a nuestros primos marcianos perdidos hace tiempo.

Ruvkun y sus colegas han construido un prototipo de su analizador de ADN y están en proceso de calibrado. El equipo viajará al volcán Copahue en Argentina, que stá considerado como uno de los entornos más parecidos a Marte en la Tierra. Allí probarán si el prototipo puede secuenciar ADN de algunos de los abundantes microbios que viven en la ácida ladera del volcán.

Autor: Michael Schirber
Fecha Original: 16 de febrero de 2010
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Se han descubierto moléculas orgánicas anteriormente desconocidas en un meteorito de 100 kg que impactó en Australia en 1969, lo que sugiere que nuestro Sistema Solar contenía una sopa de química orgánica compleja mucho antes de que apareciese la vida.

En un reciente estudio, los científicos analizaron el meteorito Murchison, que aterrizó en Murchison cerca de Melbourne, Australia, en 1969.

El meteoro de 100 kg se cree que se originó en los primeros días de nuestro Sistema Solar, tal vez incluso antes de que se formase el Sol hace 4500 millones de años.

Estudios previos hicieron hincapié en las moléculas simples

Murchison es uno de los meteoritos más estudiados, ya con fama por la diversidad de su química orgánica – la química de los compuestos de carbono.

No obstante, los análisis del meteorito hasta ahora habían tenido como objetivo clases concretas de compuestos con énfasis en los aminoácidos como fuente potencial de vida para la Tierra, de acuerdo con el estudio publicado en la revista Journal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ahora, por primera vez, los científicos han usado métodos analíticos avanzados para llevar a cabo un experimento sin objetivo concreto.

Gran diversidad química

Descubrieron combinaciones muy complejas de moléculas orgánicas que incluían hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

“Encontramos una diversidad química muy superior a cualquier muestra que hayamos analizado hasta ahora”, dijo el autor principal Philippe Schmitt-Kopplin, químico analítico del Centro de Investigación Alemán para la Salud Ambiental en Munich.

“Nunca antes habíamos visto unos sistemas orgánicos tan complejos”, comentó.

De acuerdo con Philippe, los compuestos recientemente descubiertos en el meteorito Murchison “pueden haber contribuido a la complejidad orgánica de la sopa primordial” que llevó al desarrollo de la vida en la Tierra.

Los hallazgos también sugieren que la diversidad de la química extraterrestre sobrepasa la encontrada en la Tierra.

El meteoro probablemente pasó a través de nubes primordiales en los inicios del Sistema Solar, acumulando moléculas orgánicas en un efecto de bola de nieve a lo largo del camino.

Rastreando la secuencia de moléculas orgánicas en el meteorito, los investigadores creen que pueden también ser capaces de crear una línea temporal para la formación y alteración desde los primeros días de nuestro Sistema Solar.

Sopa primordial compleja

“Éste es un resultado realmente interesante”, dijo Geraint Lewis, cosmólogo de la Universidad de Sydney en Australia.

“Estudios anteriores buscaron las moléculas simples que se requerirían para que se formase la vida, pero este estudio hizo una búsqueda más general de la química y encontró compuestos químicos mucho más complejos. Por lo que la sopa que estuvo presente en la Tierra justo después de su formación era mucho más compleja de lo que se pensaba anteriormente”, dijo.

“Esto probablemente tendrá implicaciones significativas para nuestra comprensión de cómo se inició la vida en la Tierra”.

Autor: Gemma Black
Fecha Original: 16 de febrero de 2010
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Finalmente, llegará el día en que termine la vida en la Tierra. Ya sea mañana o dentro de 5000 millones de años, por una guerra nuclear, cambio climático o porque el Sol agote su combustible, la última célula viva se marchitará y morirá. Pero eso no significa que todo esté perdido. ¿Qué pasaría si tuviésemos la posibilidad de sembrar las semillas de la vida terrestre por todo el universo, para asentarnos en jóvenes planetas dentro de sistemas solares en desarrollo a muchos años luz de distancia, y de esta forma dar a nuestra línea evolutiva la posibilidad de continuar indefinidamente?

De acuerdo con Michael Mautner, Profesor Investigador de Química en la Universidad de Virginia Commonwealth, sembrar el universo con vida no es sólo una opción, es nuestra obligación moral. Como miembros de esta colección de planetas, y como consecuencia de 4000 millones de años de evolución, los humanos tienen el propósito de propagar la vida. Después de todo, sea lo que sea la vida, necesariamente posee una incesante guía hacia la autoperpetuación. Y la idea no es sólo fantasía: Mautner dice que las misiones de “panspermia digirida” pueden llevarse a cabo con la tecnología actual.

“Tenemos la obligación moral de planificar la propagación de la vida, e incluso de transferir la vida humana a otros sistemas solares complejos, los cuales pueden transformarse a través de la actividad microbiana, preparando de este modo estos mundos para sostener vida compleja”, explica Mautner a PhysOrg.com. “Asegurar ese futuro para la vida puede dar a nuestra existencia humana un propósito cósmico”.

Como explica Mautner en su estudio publicado en un próximo ejemplar de la revista Journal of Cosmology, la estrategia es depositar un conjunto de organismos primitivos en planetas y protoplanetas potencialmente fértiles. Al igual que la primera vida en la Tierra, tales organismos como cianobacterias, podría sembrar otros planetas, digerir gases tóxicos (como el amoniaco y el dióxido de carbono en la joven Tierra) y liberar productos como el oxígeno que promuevan la evolución de especies más complejas. Para incrementar las posibilidades de éxito, las cargas microbianas deberían contener una variedad de organismos con distintas tolerancias ambientales, y resistentes organismos pluricelulares como huevos de rotíferas para dar inicio a una evolución superior. Estos organismos pueden ser capturados en asteroides y cometas en los sistemas solares recientemente formados y transportados desde allí por impactos en planetas conforme se desarrollan sus entornos.

Mautner ha identificado potenciales terrenos de siembra, que incluyen planetas extrasolares, discos de acreción alrededor de jóvenes estrellas que tienen el polvo y el gas de los futuros planetas, e – incluso en una etapa anterior – nubes interestelares que tienen los materiales para crear estrellas. Explica que la misión Kepler puede identificar cientos de planetas extrasolares biocompatibles, y los astrónomos ya conocen varios discos de acreción y nubes interestelares que podrían servir como objetivos. Estos hábitats potenciales varían en distancia de unos pocos años luz a 500 o más.

Para transportar microorganismos, Mautner propone usar naves a vela. Estas naves ofrecen un método de transporte de bajo coste con velas solares, que pueden lograr altas velocidades usando la presión de radiación de la luz. Los microorganismos podrían ser introducidos en diminutas cápsulas, cada una conteniendo 100 000 microorganismos con un peso de 0,1 microgramos. Mautner predice que la parte más difícil del proceso sería la enorme precisión requerida para que la misión llegue a su destino tras cientos de miles o incluso millones de años de viaje.

Teniendo en cuenta las dificultades de cada uno de los pasos implicados, Mautner ha calculado cuántas cápsulas microbianas serían necesarias para asegurar una probabilidad de éxito razonable. Concluye que unos pocos cientos de toneladas de biomasa microbiana “pueden sembrar con vida durante eones docenas de nuevos sistemas solares en una nube interestelar”. Con un coste de lanzamiento de 10 000 dólares por kg, esta cantidad de biomasa tendría un coste de 1000 millones de dólares. Si podemos apuntar con precisión a los planetas de los sistemas solares cercanos, la misión requeriría significativamente menos cápsulas, una menor biomasa, y un coste menor. Mautner predice que, aunque la tecnología está actualmente disponible, tal iniciativa será más fácil de implementar cuando se desarrolle la infraestructura espacial y bajen los costes de lanzamiento.

Como señala Mautner, varios científicos habían propuesto anteriormente formas de sembrar planetas (principalmente Venus y Marte) en nuestro propio Sistema Solar con microorganismos para alterar la atmósfera y posiblemente hacerlos adecuados para los humanos. Además, algunas teorías sugieren que, en la Tierra, los nutrientes y materiales que dan soporte a la vida – o incluso la propia vida – pueden haber procedido de algún otro lugar del universo, llegando aquí en meteoros, asteroides y cometas. En cierto sentido, la propuesta de Mautner simplemente sería ayudar a que el camino dando bricos de la vida continúe.

Pero, como preguntan algunos críticos, ¿qué pasaría si ya hay vida extraterrestre el algún lugar, y la infectamos con nuestro propio material genético invasivo? Primero Mautner explica que podemos minimizar estas opciones poniendo como objetivo localizaciones muy primitivas donde no pueda haber evolucionado aún la vida. Además, defiende, dado que no se sabe actualmente que exista vida extraterrestre, nuestra primera preocupación debería ser conservar nuestra familia de vida orgánica de genes y proteínas tal y como la conocemos.

A largo plazo, Mautner tiene esperanzas de que la vida pueda continuar existiendo más allá de nuestro planeta hogar. Usando técnicas de astroecología basadas en la emisión de energía de las estrellas, calcula que la cantidad de vida sostenible puede ser significativa en otros vecindarios del universo. Por supuesto, es imposible saber con seguridad cómo se desarrollará todo después de que nos hayamos marchado.

“¿Puede durar la vida indefinidamente?”, escribe. “El tiempo de vida habitable de la galaxia puede depender de la energía y materia oscuras. Estas fuerzas puede que tengan que ser observadas durante muchos eones para predecir su comportamiento futuro. Durante esas épocas cosmológicas, nuestros descendientes pueden comprender la naturaleza en mayor profundidad y buscar cómo extender la vida indefinidamente”.

Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 9 de febrero de 2010
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Algunos de los ‘principales ingredientes para la vida’ están presentes en una de las lunas de Saturno, de acuerdo con científicos del UCL.

Un equipo del Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard que trabaja en la misión Cassini-Huygens ha encontrado iones de agua cargados negativamente en el penacho de hielo de Encelado.

Su análisis de datos recopilados durante los pasos a través del penacho de 2008 proporcionan pruebas de la presencia de agua líquida.

El espectrómetro de plasma de la nave, usado para recopilar estos datos, también encontró otras especies de iones cargados negativamente incluyendo hidrocarburos.

El Profesor Andrew Coates del MSSL, autor principal de un artículo sobre el último descubrimiento, dijo: “Aunque no es una sorpresa que haya agua, estos iones de vida corta son una prueba extra del agua sub-superficial y donde hay agua, carbono y energía, están presentes algunos de los principales ingredientes para la vida. La sorpresa para nosotros llegó al mirar la masa de los iones. Había varios picos en el espectro, y cuando se analizaron vimos el efecto de las moléculas de agua uniéndose una tras otra”.

Encelado se une a la Tierra, Titán y los cometas como los lugares que se sabe que tienen iones cargados negativamente dentro del Sistema Solar. Los iones negativos de oxígeno se descubrieron en la ionosfera de la Tierra en los inicios de la era espacial. En la superficie de la Tierra, los iones negativos de agua están presentes allí donde hay movimiento de agua líquida, tales como cataratas o lugares donde rompen las olas oceánicas.

El espectrómetro de plasma mide la densidad, velocidad de flujo y temperatura de los iones y electrones que entran en el instrumento. Pero desde el descubrimiento del penacho de hielo de agua de Encelado, el instrumento también ha tenido éxito al captar y analizar muestras de materiales en los chorros.

Al principio de su misión, Cassini-Huygens descubrió el penacho del que manan vapor de agua y partículas de hielo sobre Encelado. Desde entonces, los científicos han encontrado que estos productos acuosos predominan en el entorno magnético de Saturno y crean el enorme anillo E de Saturno.

En Titán, el mismo instrumento detectó iones de hidrocarburos negativos extremadamente grandes con masas de hasta 13 800 veces la del hidrógeno. El Dr. Coates y sus colegas creen que los iones grandes son la fuente de la bruma que bloquea de la visión la mayor parte de la superficie de Titán.

Los nuevos hallazgos se añaden al creciente conocimiento de los astrónomos sobre la química detallada del penacho de Encelado y la atmósfera de Titán, dando una nueva comprensión de los entornos más allá de la Tierra donde podrían existir entornos prebióticos o que soporten vida.

El Profesor Keith Mason, Director Ejecutivo del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), que patrocina la implicación del Reino Unido en Cassini-Huygens, dijo: “Esta medida de iones de agua en el penacho de Encelado es increíblemente emocionante y nos proporciona una mayor esperanza de encontrar agua, y tal vez incluso vida, en esta lejana luna helada”.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana.

Fecha Original: 8 de febrero de 2010
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Los astrónomos han descubierto una nueva técnica terrestre para estudiar las atmósferas de planetas fuera de nuestro Sistema Solar, acelerando nuestra búsqueda de planetas similares a la Tierra con moléculas relacionadas con la vida. Se informa de su trabajo en el ejemplar del 3 de febrero de la revista Nature.

Los científicos desarrollaron la nueva técnica usando el relativamente pequeño Telescopio Infrarrojo Terrestre de la NASA para identificar una molécula orgánica en la atmósfera de un planeta del tamaño de Júpiter a casi 63 años luz de distancia. Usando un novedoso método de calibración para eliminar los errores sistemáticos de observación, obtuvieron medidas que revelan detalles de la composición atmosférica y del exoplaneta, un logro sin precedentes para un observatorio terrestre.

La Dra. Giovanna Tinetti del University College de Londres (UCL), cuyo trabajo en el proyecto estuvo patrocinado por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), dijo que: “El objetivo final es observar la atmósfera de un planeta con capacidad de dar soporte a la vida. Aún no lo hemos logrado, pero la posibilidad de usar telescopios terrestres en combinación con los observatorios espaciales, acelerará el trabajo de estudiar las atmósferas de los exoplanetas”.

El autor principal, Mark Swain, astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, añade que: “El hecho de que hayamos usado un telescopio terrestre relativamente pequeño es apasionante debido a que implica que con telescopios mayores, usando esta técnica, puede que seamos capaces de caracterizar exoplanetas terrestres”.

Actualmente, se conocen más de 400 exoplanetas. La mayor parte de ellos son gaseosos, como Júpiter, pero algunos se cree que son “súper-Tierras”, grandes mundos rocosos. Un verdadero planeta similar a la Tierra, con el mismo tamaño y distancia a su estrella, aún está por descubrirse. La misión Kepler de la NASA está buscando desde el espacio actualmente, y se espera que encuentre varios de estos mundos terrestres.

El 11 de agosto de 2007, Swain y su equipo apuntaron el telescopio infrarrojo hacia el caliente planeta del tamaño de Júpiter HD 189733b, en la constelación de Vulpecula. Cada 2,2 días, el planeta orbita a una estrella de la secuencia principal del tipo K, ligeramente más fría y pequeña que nuestro Sol. HD189733b ya había arrojado algunos avances en la ciencia exoplanetaria, incluyendo detecciones de vapor de agua, metano y dióxido de carbono usando telescopios espaciales. Usando la nueva técnica, los astrónomos detectaron con éxito dióxido de carbono y metano en la atmósfera de HD 189733b con un espectrógrafo, el cual divide la luz en sus componentes para revelar las firmas espectrales distintivas de los compuestos químicos. Su trabajo clave fue el desarrollo del novedoso método de calibración para eliminar errores sistemáticos de observación provocados por la variabilidad de la atmósfera de la Tierra y la inestabilidad debida al movimiento del sistema del telescopio cuando sigue a su objetivo.

“Como consecuencia de este trabajo, ahora tenemos el emocionante proyecto de que otros telescopio terrestres equipados adecuadamente, aunque relativamente pequeños, podrían ser capaces de caracterizar exoplanetas”, dice John Rayner, científico de soporte en la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA que construyóe el espectrógrafo SpeX usado para estas medidas. “En una época ni siquiera podíamos ver el Sol con el telescopio, y el hecho de que ahora podamos obtener un espectro de un exoplaneta a 63 años luz de la Tierra es asombroso”.

En el transcurso de sus observaciones, el equipo encontró una inesperada y brillante emisión infrarroja del metano que se asienta en el lado diurno de HD198733b. Esto podría indicar algún tipo de actividad en la atmósfera del planeta, lo cual podría estar relacionado con el efecto de la radiación ultravioleta procedente de la estrella madre del planeta que impacta en la atmósfera superior, pero se necesitará un estudio más detallado.

“Un objetivo inmediato para el uso de esta técnica es caracterizar más profundamente la atmósfera de éste y otros exoplanetas, incluyendo la detección de moléculas orgánicas y posiblemente prebióticas” como aquellas que precedieron a la evolución de la vida en la Tierra, dijo Swain. “Estamos listos para acometer la tarea”. Algunos de los primeros objetivos serán las súper-Tierras. Usados conjuntamente con las observaciones de Spitzer y Hubble de la NASA y el futuro Telescopio Espacial James Webb, la nueva técnica “nos dará una forma absolutamente brillante de caracterizar súper-Tierras”, comenta Swain.

Autor: Julia Short
Fecha Original: 3 de febrero de 2010
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Los sistemas estelares binarios turbulentos, como nuestro vecino estelar más cercano, Alfa Centauri, podrían albergar planetas del tamaño de la Tierra, según indica un nuevo modelo por ordenador.

Los científicos no estaban seguros hasta ahora si podrían formarse planetas entre el tira y afloja gravitatorio de dos estrellas binarias. Algunos estudios recientes han sugerido que podría ser así, pero estos proyectos se centraban en modelar la fase final de la formación planetaria. Ahora los investigadores han estudiado si el necesario precursor de la formación planetaria — el conocido como disco “protoplanetario” que contiene los bloques básicos de los planetas — podría sobrevivir a este entorno.

La respuesta parece ser sí, al menos bajo ciertas condiciones, tales como un rango concreto de densidades de gas y orientaciones estelares. Y en el caso específico de Alfa Centauri B (CenB), una de las dos estrellas binarias en el sistema de Alfa Centauri, se dan estas condiciones. El sistema está aproximadamente a 4,2 años luz de distancia.

“Es bastante posible que haya un planeta habitable similar a la Tierra oculto alrededor de CenB”, escribieron recientemente los investigadores, liderados por Jian Ge de la Universidad de Florida en Gainesville, en un artículo enviado a la revista Astrophysical Journal.

Los científicos construyeron un modelo por ordenador para estudiar el nacimiento de sistemas solares bebé alrededor de estrellas binarias. Fueron capaces de alterar las condiciones iniciales tales como la ordenación de las estrellas madre, y la cantidad de gas en el sistema. Llevaron a cabo sus simulaciones a lo largo de una gran multitud de condiciones y descubrieron qué factores llevan a que un disco con embriones de planetas se forme entre 0,5 y 2,5 veces la distancia de la Tierra al Sol – aproximadamente la zona en la cual un planeta terrestre podría ser habitable.

Los investigadores también estudiaron el caso de Alfa Centauri B.

Esta estrella es apenas un poco más pequeña que nuestro Sol, con 0,93 masas solares. Su compañera, Alfa Centauri A, pesa aproximadamente 1,1 veces la masa del Sol. Son las estrellas más cercanas tras su compañera menor Próxima Centauri.

Aunque no se han descubierto aún planetas extrasolares alrededor de ninguna de estas estrellas, se piensa que especialmente Alfa Centauri B es una gran candidata para albergar un planeta similar a la Tierra dentro o cerca de su zona habitable.

Los resultados son “esperanzadores” para el caso de Alfa Centauri B, dijeron los científicos.

“Aunque la acreción planetesimal en CenB es significativamente menos eficiente y lenta en comparación con los sistemas de una estrella aislada, aún es posible”, escriben.

Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 01 de febrero de 2010
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La luz estelar tiene en cuenta las anómalas señales de electrones.

Invocando los efectos de la luz estelar, los teóricos han creado un modelo de comportamiento de los electrones galácticos, arrojando dudas sobre una señal que algunos habían deseado que apuntase a la detección de materia oscura.

En los últimos dos años, varios experimentos – en el espacio, en tierra y en un globo – han informado de la detección de más electrones de alta energía de los esperados girando alrededor de la galaxia. Muchos teóricos atribuyeron este superávit de electrones al efecto de púlsares cercanos, o, más provocativamente, a la materia oscura – el esquivo material que se cree que forma el 85% de la materia del universo.

Un artículo que se publicará en el ejemplar del 10 de febrero en la revista Astrophysical Journal¹ dice que ambas explicaciones son incorrectas. Los electrones de alta energía pueden producirse de forma natural cuando la luz estelar a través de la que pasan se tiene en cuenta de forma más correcta, dicen uno de los autores del artículo — Vahé Petrosian, teórico en el Instituto Kavlide Astrofísica de Partículas y Cosmología en la Universidad de Stanford en California. “Tenemos que poner la materia oscura de nuevo en la estantería”, dice.

Efecto de dispersión

Los electrones galácticos se cree que se originan en las explosiones de supernova, y los modelos convencionales predicen que pierden energía cuando pasan a través del campo magnético de la Vía Láctea. La aniquilación de las partículas de materia oscura propuestas también crearía electrones, y algunos teóricos habían interpretado las recientes detecciones experimentales de un superávit de electrones de alta energía como prueba de este proceso.

Pero la luz estelar también dispersa los electrones. Petrosian dice que la luz estelar elimina la energía de la mayor parte de los electrones de una forma que hace parecer que hubiese un exceso de ciertos electrones de alta energía. Los modelos del grupo de Stanford muestran un exceso que es similar al que informó el Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi de la NASA; El Sistema Esteoroscópico de Alta Energía (HESS), un detector terrestre en Namibia; y el Calorímetro Avanzado de Ionización Fina (ATIC), un detector en un globo que voló sobre la Antártica.

El portavoz de HESS Werner Hofmann dice que los modelos del grupo de Stanford son “bastante posibles” y harían muy difícil que la materia oscura estuviese detrás de la señal de los electrones de alta energía. “Diría que no hay ninguna razón convincente para invocar explicaciones exóticas”, dice Hofmann, astrofísico en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania.

Necesidad de nuevas ideas

Más desafiante para el grupo fue la explicación de una señal que surge de un satélite italiano, PAMELA (Carga para la Exploración de Materia Antimateria y Astrofísica de Núcleos Ligeros), que mide las proporciones de electrones a positrones, sus compañeros de antimateria. Una proporción mayor de positrones de alta-energía también se ha interpretado como posible señal de materia oscura.

Pero modificando levemente los parámetros de su modelo, el grupo de Stanford también pudo imitar los resultados de PAMELA. Como en los electrones, los positrones también se cree que se originan cerca de las supernovas — aunque a través de colisiones secundarias de protones. Incrementando la densidad del gas y el número de fotones cerca de estas supernovas – ambos escenarios posibles dado que las supernovas tienen lugar en regiones de formación estelar ricas en gas cerca de grandes cantidades de estrellas – el modelo predice positrones de alta energía similares a los que informó PAMELA. “Es una nueva posibilidad a considerar y una nueva forma de lograr positrones de 100 GeV [gigaelectrón-voltios] en nuestro Sistema Solar”, dice Dan Hooper, teórico de materia oscura en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois. “Necesitamos todas las ideas que podamos conseguir”.

Usar los electrones de alta energía como representantes de la materia oscura es sólo una de las muchas aproximaciones en esta búsqueda. El Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el laboratorio de física de partículas europeo cerca de Ginbebra, en Suiza, puede crear materia oscura cuando haga impactar protones de alta energía. Y los experimentos subterráneos usan entornos tranquilos para observar los extraños retrocesos de los núcleos atómicos que debería provocar las partículas de materia oscura ocasionalmente. En diciembre, un grupo de detección subterránea informó de que podian haber visto dos eventos de colisiones de materia oscura – suficiente para lograr atención, pero no lo bastante para hacer una detección definitiva.

Artículo de referencia: 1. Stawarz, Ł. , Petrosian, V. & Blandford, R. D. Astrophys. J. 710, 236-247 (2010); advance online publication doi:10.1088/0004-637X/710/1/236

Autor: Eric Hand
Fecha Original: 28 de enero de 2010
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