Los científicos saben lo suficiente acerca de los exoplanetas para especular sobre cómo podrían surgir plantas simples en ellos. Pero no esperes que sean verdes.
Consideremos la posibilidad de plantas extraterrestres. Al fin y al cabo, es probable que muchos exoplanetas presenten condiciones favorables para el desarrollo de las plantas, aunque la evolución en ellos nunca llegue a los organismos complejos ni a los animales. Pero si el musgo, las algas y los líquenes envuelven exuberantes exoplanetas en los lejanos reinos de la Vía Láctea, esos mundos y las estrellas que circundan podrían ser completamente diferentes de los nuestros.
Las plantas extraterrestres podría no parecerse en nada a la nuestra
La mayoría de los exoplanetas rocosos descubiertos hasta ahora orbitan alrededor de estrellas enanas rojas, el tipo de estrella más abundante en la galaxia. Emiten una luz más débil y más roja que el sol. “Es natural preguntarse: si la fotosíntesis se produce en un rango de luz visible, de 400 a 700 nanómetros, y tomamos una estrella más débil, fría y roja, ¿hay suficiente luz para que se produzca la fotosíntesis?”, afirma Thomas Haworth, físico de la Universidad Queen Mary de Londres. Su respuesta provisional a esta pregunta, publicada recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society es: “sí, a veces”. La conclusión de su equipo, según la cual las condiciones en torno a las estrellas enanas rojas no son un obstáculo para la vida, es alentadora. Pero la vida podría haberse adaptado de forma muy diferente a la luz de soles más rojos.
La mayoría de las plantas de la Tierra, incluida la vegetación frondosa, los musgos y las cianobacterias, usan la fotosíntesis para convertir la luz solar y el dióxido de carbono en energía y oxígeno. Las plantas utilizan pigmentos de clorofila para transformar esa energía solar en energía química. La clorofila da a las plantas su color verde, y está sintonizada para absorber la luz solar en la parte del espectro que va del violeta-azul al naranja-rojo. Pero los astrobiólogos han observado que existe un “borde rojo” para la vegetación, lo que significa que la clorofila no absorbe muchos fotones en longitudes de onda más largas y rojas, por encima de los 700 nanómetros. Esas son precisamente las longitudes de onda en las que estas pequeñas estrellas enanas rojas emiten la mayor parte de su luz. Eso parece plantear un problema para las especies fotosintéticas.
Plantas bañadas por enanas rojas
Así que, junto con su colega, el biólogo Christopher Duffy, Haworth trató de imaginar cómo podría funcionar la fotosíntesis extraterrestre, incluso en condiciones inusuales. “Queríamos desarrollar un modelo general de fotosíntesis que no estuviera ligado a ninguna especie en particular”, refiere Duffy. En concreto, modelaron complejas antenas captadoras de luz, complejos pigmento-proteína que tienen todos los organismos fotosintéticos, que recogen los fotones y canalizan la energía luminosa hasta un centro de reacción que lleva a cabo la fotoquímica necesaria para convertirla en energía química.
Llegaron a la conclusión de que los organismos con antenas extremadamente eficientes podrían absorber luz tenue más roja de 700 nanómetros, pero que la fotosíntesis oxigénica podría ser una lucha. En ese caso, los organismos tendrían que invertir mucha energía solo para mantener en funcionamiento la maquinaria fotosintética. Evolutivamente, esto podría limitarles a seguir siendo, por ejemplo, bacterias verdiazules que habitan en estanques, y no estructuras que pudieran colonizar tierra firme.
Y aunque las plantas verdes, con su dependencia de la clorofila y la luz solar, dominan la Tierra, ni la biología ni la física exigen que funcione así. Ya conocemos especies en nuestro propio planeta que siguen reglas diferentes. Hay microbios subterráneos que fabrican “oxígeno oscuro” en ausencia de luz. Y hay bacterias púrpuras y bacterias verdes del azufre que realizan la fotosíntesis sin oxígeno, utilizando diferentes pigmentos y gases, especialmente azufre. Utilizan luz infrarroja como fuente de energía, entre 800 y 1,000 nanómetros. Esto está dentro del rango de la luz estelar de las enanas rojas.
Plantas púrpura, rojo y naranja
Duffy y Haworth especulan que en planetas remotos, las comunidades de bacterias púrpuras podrían hincharse en océanos negros sulfurosos, o extenderse en películas alrededor de fuentes locales de sulfuro de hidrógeno. Si evolucionasen hasta convertirse en plantas capaces de sobrevivir en tierra firme, como las plantas terrestres, seguirían orientando sus superficies absorbentes de luz hacia su estrella, pero podrían ser de color púrpura, rojo o naranja, dependiendo de las longitudes de onda de luz a las que estén sintonizadas. Seguirían teniendo grupos de células que extraen nutrientes del suelo, pero buscarían nutrientes diferentes. Para las plantas de la Tierra, los nitratos y los fosfatos son fundamentales.
Si estos científicos están en lo cierto al afirmar que la vida botánica podría surgir en sistemas de enanas rojas, los astrónomos tendrían que averiguar dónde apuntar sus telescopios para encontrarla. Para empezar, los científicos suelen centrarse en la zona habitable alrededor de cada estrella, también llamada a veces región de “Ricitos de Oro”, porque no es ni demasiado caliente ni demasiado fría para que haya agua líquida en la superficie de un planeta. Demasiado caliente, el agua se evapora. Demasiado fría y se convertirá permanentemente en hielo. Dado que el agua es probablemente necesaria para la mayoría de los tipos de vida, es un acontecimiento emocionante cuando los astrónomos encuentran un mundo rocoso en esta zona o, en el caso del sistema TRAPPIST-1, varios mundos.
Sin embargo, la astrofísica Cassandra Hall, de la Universidad de Georgia, cree que tal vez ha llegado el momento de replantearse la zona habitable de un modo que haga hincapié no solo en el agua, sino también en la luz. En un estudio realizado a principios de este año, el grupo de Hall se centró en factores como la intensidad de la luz estelar, la temperatura de la superficie del planeta, la densidad de su atmósfera y la cantidad de energía que los organismos necesitarían gastar para sobrevivir, más que para crecer. Teniendo todo esto en cuenta, calcularon una “zona habitable fotosintética” que se encuentra un poco más cerca de la estrella de un planeta que la zona habitable tradicional para el agua. Piensa en una órbita más parecida a la de la Tierra y menos a la de Marte.
Cinco exoplanetas dónde la vida podría existir
Hall destaca cinco mundos prometedores que ya han sido descubiertos: Kepler-452 b, Kepler-1638 b, Kepler-1544 b, Kepler-62 e y Kepler-62 f. Son planetas rocosos de la Vía Láctea, en su mayoría un poco más grandes que la Tierra pero no gigantes gaseosos como los “mini-Neptunos”, y pasan una fracción significativa de sus órbitas, si no la órbita completa, dentro de la zona fotosintética habitable de su estrella. Los astrónomos los descubrieron todos en la última década utilizando el telescopio espacial Kepler de la NASA.
Por supuesto, lo difícil es detectar señales claras de vida a más de 1.000 años luz de distancia. Los astrobiólogos buscan señales químicas particulares en las atmósferas de los exoplanetas: “Por lo general, se buscan signos de desequilibrio químico, grandes cantidades de gases que son incompatibles entre sí porque reaccionan entre sí para formar cosas diferentes”, explica Hall. Esto podría indicar procesos vitales como la respiración o la descomposición.
Una combinación de dióxido de carbono y metano sería un buen ejemplo, ya que ambos pueden ser emitidos por formas de vida, y el metano no dura mucho a menos que se produzca constantemente, por ejemplo, a partir de la descomposición de materia vegetal por bacterias. Pero esto no es una prueba irrefutable. El carbono y el metano también podrían ser producidos por un mundo sin vida y volcánicamente activo.
Otras señales podrían ser el oxígeno o su derivado, el ozono, que se genera cuando la radiación estelar divide las moléculas de oxígeno. O tal vez los gases sulfurosos podrían indicar la presencia de fotosíntesis sin la presencia de oxígeno. Pero todos ellos pueden proceder de fuentes abióticas, como el ozono del vapor de agua de la atmósfera o los sulfuros de los volcanes.
Aunque la Tierra es un punto de referencia natural, los científicos no deberían limitar su perspectiva únicamente a la vida tal y como la conocemos, argumenta Nathalie Cabrol, astrobióloga y directora del Centro Carl Sagan del Instituto SETI. Buscar solo las condiciones adecuadas para la fotosíntesis oxigénica podría significar limitar demasiado la búsqueda. Es posible que la vida no sea tan rara en el universo. “Ahora mismo, no tenemos ni idea de si tenemos la única bioquímica”, confiesa.
Si las plantas alienígenas pueden sobrevivir o incluso prosperar sin fotosíntesis oxigénica, eso podría significar en última instancia ampliar, en lugar de reducir, la zona habitable, aclara Cabrol. “Tenemos que mantener la mente abierta”.
Artículo originalmente publicado en WIRED. Adaptado y traducido por La Ciencia Espacial.