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La fosfina podría indicar la existencia de vida alienígena en planetas rocosos


Un equipo de investigadores del MIT descubrió que la fosfina, que se encuentra entre los gases más tóxicos y apestosos de la Tierra, no puede ser producida de otra manera que no sea por organismos anaeróbicos, por lo que es un gas de "biofirma" puro.

Una biofirma (firma biológica) es cualquier sustancia, como un elemento, un isótopo o una molécula, o un fenómeno que proporciona evidencia científica de la vida pasada o presente. Los atributos medibles de la vida incluyen sus complejas estructuras físicas o químicas y su uso de energía libre y la producción de biomasa y desechos. Una biofirma puede proporcionar evidencia de organismos vivos fuera de la Tierra y puede detectarse directa o indirectamente buscando sus subproductos únicos.

La vida hace uso de miles de compuestos volátiles que podrían contribuir a una biosfera. Algunos de estos compuestos pueden acumularse en una atmósfera planetaria y ser detectables de forma remota. Estos se denominan comúnmente "gases de biofirma".

Los gases de biofirma prominentes en la Tierra son aquellos que son relativamente abundantes y espectroscópicamente activos; principalmente oxígeno, ozono, metano y óxido nitroso.

"Aquí en la Tierra, el oxígeno es una señal de vida realmente impresionante", dijo la Dra. Clara Sousa-Silva, científica investigadora del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.

"Pero otras cosas además de la vida también producen oxígeno. Es importante considerar moléculas más extrañas que podrían no formarse con tanta frecuencia, pero si las encuentran en otro planeta, solo hay una explicación posible".

El estudio
En la nueva investigación, la Dra. Sousa-Silva y sus colegas encontraron que la fosfina es un marcador prometedor para la vida si se detecta en un exoplaneta rocoso.

Pero para estar seguros, tuvieron que descartar cualquier posibilidad de que este gas pudiera ser producido por otra cosa que no sea la vida.

Para hacer esto, los investigadores pasaron los últimos años ejecutando muchas especies de fósforo; el componente esencial de la fosfina, a través de un análisis teórico exhaustivo de las rutas químicas, en escenarios cada vez más extremos, para ver si el fósforo podría convertirse en fosfina de alguna manera abiótica.

Los investigadores elaboraron las rutas químicas y termodinámicas involucradas en múltiples escenarios en la Tierra para ver si podían producir suficiente energía para convertir el fósforo en fosfina.

El fósforo es un elemento químico con el símbolo P y el número atómico 15. El fósforo elemental existe en dos formas principales, el fósforo blanco y el fósforo rojo, pero debido a que es altamente reactivo, el fósforo nunca se encuentra como elemento libre en la Tierra. Tiene una concentración significativa en la corteza terrestre de aproximadamente un gramo por kilogramo. En minerales, el fósforo generalmente se presenta como fosfato.

La fosfina es un gas incoloro, inflamable, tóxico y se clasifica como un hidruro de picnógeno. La fosfina pura no tiene olor, pero las muestras de grado técnico tienen un olor muy desagradable. Las fosfinas también son un grupo de compuestos orgánicos denominados compuesto organofosforado. Los organofosforados son importantes en la catálisis, donde forman complejos con varios iones metálicos; los complejos derivados de una fosfina quiral pueden catalizar reacciones para dar productos quirales enriquecidos en enantiómero.

Resultados
"En algún momento estábamos viendo mecanismos cada vez menos plausibles, como si las placas tectónicas se frotaran entre sí, ¿podrían obtener una chispa de plasma que generara fosfina?", dijeron los investigadores.

"O si un rayo golpeara en algún lugar que tuviera fósforo, o un meteorito tuviera un contenido de fósforo, ¿se podría generar un impacto para producir fosfina?"

"Y pasamos por varios años de este proceso para descubrir que solamente la vida puede producir cantidades detectables de fosfina".

Los científicos descubrieron que la fosfina no tiene falsos positivos significativos, lo que significa que cualquier detección de fosfina es un indicativo claro de una señal de vida.

Según el equipo, si la fosfina se produjera en cantidades relativamente pequeñas equivalentes a la cantidad de metano producida en la Tierra hoy, produciría una señal en la atmósfera que sería lo suficientemente clara como para ser detectada por un observatorio avanzado, como el próximo telescopio espacial James Webb, si ese planeta se encontrara ubicado a 16 años luz de la Tierra.

"Además de establecer la fosfina como una biofirma viable en la búsqueda de vida extraterrestre, nuestros resultados proporcionan un mecanismo o proceso para que los investigadores sigan en la caracterización de cualquiera de los otros 16,000 candidatos a biofirma", concluye diciendo la Dra. Sousa-Silva.

Crédito de la imagen: NASA.

Parte de este artículo se basa en el texto proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts.

Referencia del documento científico:
Clara Sousa-Silva et al. La fosfina como un gas de biofirma en atmósferas de exoplanetas. Astrobiology, publicado en línea el 22 de noviembre de 2019; doi: 10.1089 / ast.2018.1954

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