En busca de vida extraterrestre en las exolunas

Urano fue el primero planeta que se descubrió con un telescopio. El hallazgo se produjo en 1781 y para entonces ya se conocían Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno y casi una decena de las lunas de estos últimos dos. El siguiente – y último – planeta del Sistema Solar en descubrirse fue Neptuno, 65 años después.

Hubo que esperar 150 años más para que, en 1995, pudiéramos ver al primer planeta orbitando alrededor de una estrella distinta del Sol: 51 Pegasi B. Sus descubridores, Michel Mayor y Didier Patrick Queloz, ambos de la Universidad de Ginebra (Suiza) fueron merecedores del Premio Nobel de Física en 2019. Desde entonces más de 4000 exoplanetas han sido catalogados. Pero ¿tienen satélites naturales estos exoplanetas?

Hasta ahora, se han encontrado 182 lunas en nuestro sistema solar, pero ninguna fuera de él. Sin embargo, todos los indicios apuntan a que las exolunas deben existir. Del mismo modo que los planetas no son exclusivos del Sistema Solar, las lunas tampoco tienen por qué serlo. Entonces ¿por qué todavía no hemos encontrado ninguna? ¿Dónde y cómo debemos buscarlas? ¿Qué relación guardan las exolunas con la detección de vida más allá del Sistema Solar?

Información muy valiosa

Las lunas dan información muy valiosa sobre la historia del sistema planetario al que pertenecen, en general, y del planeta al que orbitan, en particular. Nos permiten entender procesos como la formación de los planetas, su rotación, la inclinación de su eje, los días y las noches o las mareas.

Por sí mismas, las lunas han demostrado ser firmes candidatas para propiciar el desarrollo de la vida, tanto en su superficie, como en su interior, debido a la gran variedad de ambientes y condiciones que pueden tener. El gran interés que despiertan las exolunas y el gran número de ellas que pensamos que existen nos lleva a pensar que la detección de las primeras lunas extrasolares no es más que una cuestión de tiempo. De hecho ya hay indicios de la detección de varias exolunas.

S e han desarrollado varias técnicas para detectar exolunas. Las más prometedoras están basadas en el método de los tránsitos, el mismo utilizado para detectar exoplanetas. Este sistema consiste en medir la intensidad de la luz que recibimos de una estrella. Si alrededor de la estrella orbita un planeta, cada cierto tiempo, la intensidad de la luz que observamos se verá reducida, pues el planeta eclipsará parte de esa luz. Así, si una exoluna orbita alrededor del exoplaneta, el tránsito sufrirá ligeras modificaciones. Si la exoluna va por delante del planeta en el momento en que este transita entre el observador y la estrella, observaremos una pequeña reducción de la luz de la estrella justo antes de que el planeta comience el tránsito. En cambio, si la exoluna está posicionada detrás del planeta, la reducción se producirá después. Y, si el tránsito es lo suficientemente lento y la exoluna es capaz de completar media rotación sobre el planeta durante el tránsito, podríamos ver los dos efectos.

Esta es la teoría, porque en la práctica la variación de la intensidad de luz puede perderse. Afortunadamente hay otros métodos, indirectos, para detectar la variación de la luz.

Los más utilizados son dos. El primero es analizar el centro de la masa del sistema en torno al cual giran el planeta y el satélite. La exoluna modifica este sistema y hace que el planeta se encuentre en una posición ligeramente distinta respecto al centro de masas.

La segunda opción tiene que ver con la duración del tránsito, más lento si planeta y luna giran en la dirección del tránsito y más rápido si lo hacen de modo opuesto. En este último caso, la velocidad indicará la presencia de una exoluna.

¿Desarrollo de vida?

Una vez seamos capaces de detectar exolunas, el siguiente paso será buscar aquellas con mayor potencial para el desarrollo de la vida. Las condiciones presentes en las exolunas y, con ello, su capacidad para albergar vida, vienen determinadas por el proceso de formación de las mismas. Dado que todavía no podemos estudiar ninguna, tenemos que suponer que su origen es similar al de las de nuestro Sistema Solar… aunque también podrían ser muy diferentes.

Básicamente las lunas se forman mediante tres procesos. El primero sería el que dio origen a nuestro satélite natural : un impacto considerable sobre un planetas rocoso.

La otra opción son los discos de acreción sobre gigantes gaseosos. Es el proceso más común para la formación de lunas, al menos en nuestro vecindario cósmico. Durante la formación del Sistema Solar, los protoplanetas existentes (especialmente los más grandes, los gigantes gaseosos), mantenían un disco de gas y polvo orbitando a su alrededor (similar a los anillos de Saturno). La atracción gravitatoria provocó la acreción de este polvo, es decir la acumulación en el planeta, formando así agregados que van creciendo en tamaño a medida que acumulan gas y polvo del disco, limpiando su propia orbita y convirtiéndose en satélites del planeta. Estas teorías permiten explicar la formación de la mayoría de los satélites de Júpiter, Urano y Neptuno.

Tritón, la luna de Neptuno

Solo hay un problema y es que estas opciones no resuelven el origen de Tritón, la principal luna de Neptuno. Entonces surge la tercera posibilidad: los eventos de disrupción de marea.

Se piensa que Neptuno se “encontró” en el pasado con un planeta binario. Entonces, las fuerzas de marea de Neptuno expulsaron uno de los cuerpos, y capturaron al otro, Tritón, en su órbita.

La posible vida fuera de nuestro sistema solar, al igual que pasa dentro de él, estará vinculada a la existencia de condiciones adecuadas para su desarrollo. Así, no debemos buscar vida en lugares donde no hay suficiente energía disponible (si la masa de la estrella es menor a 0,2 veces la masa de nuestro sol, no se espera que pueda alojar lunas habitables), o donde las condiciones cambian drásticamente en poco tiempo. Esto ha llevado a concretar la denominada zona de habitabilidad. En su definición más amplia, se trata de las zonas en las que la temperatura permite la existencia de agua líquida en la superficie de los cuerpos celestes que allí se encuentren. Sin embargo, tampoco podemos descartar la posibilidad de otras formas de vida, que no estén basadas en la química del carbono, que no requieran oxígeno para subsistir, o que varíen cualquier otra característica respecto a la vida en la Tierra.

Aun así, al menos dos requisitos parecen esenciales para que la vida pueda surgir: energía, y moléculas lo suficientemente complejas como para formar seres vivos. A parte de la luz recibida por la estrella del sistema, que será la principal fuente de energía de cualquier exoluna, el planeta sobre el que orbita refleja una cantidad importante de luz que recibe la exoluna. Así, incluso cuando la exoluna es eclipsada por el planeta, todavía puede recibir parte de la energía de la estrella de forma indirecta. Los calentamientos de marea son también una fuente de calor interno muy importante para las exolunas. La energía se genera por la deformación de la exoluna debida a la atracción gravitatoria del planeta, que cambia según la fase lunar. La fricción producida en la exoluna por estas deformaciones genera energía en forma de calor, lo que puede provocar procesos geológicos.

Si bien las moléculas constituyentes de los seres vivos se podrían encontrar presentes en el planeta desde su formación, es poco probable que pudieran sobrevivir a las altas temperaturas generadas durante la formación del planeta. Por ello, resulta fundamental estudiar la llegada de material exógeno (es decir, material que proviene de fuera del sistema planetario), a través de polvo, asteroides y cometas.

En las nubes densas del medio interestelar, las temperaturas son tan bajas que prácticamente cualquier molécula, a excepción del hidrógeno y el helio, queda congelada en la superficie de los granos de polvo. Se forman entonces mantos de hielo, en los que moléculas sencillas como el agua, el dióxido de carbono, el metano, o el amoniaco, se encuentran y pueden reaccionar con la energía proveniente de la radiación ultravioleta del medio. Esto aumenta la complejidad química, pudiendo formar moléculas esenciales para la vida, como azúcares, o aminoácidos. Los cometas también tienen mantos de hielo de esta naturaleza. Así, la llegada de polvo, asteroides y cometas enriquece en moléculas orgánicas complejas a las exolunas, donde, si las condiciones son las adecuadas, estas moléculas prebióticas pueden seguir reaccionando y, después de millones de años, crear estructuras químicas cada vez más complejas, que algún día puedan provocar la aparición de las primeras formas de vida, como se piensa que surgió la vida en La Tierra hace unos 4000 millones de años. Pero hay más.

Vida en el interior

Puede ocurrir que el interior de la exoluna albergue condiciones aún más propicias para la vida. Las capas externas pueden actuar como un escudo frente a la radiación proveniente del exterior, otorgando unas condiciones únicas para el desarrollo de la vida, como sucede en Titán, la mayor luna de Saturno. Allí existe todo un océano de agua líquida bajo la superficie, que contiene unas 10 veces más agua que la existente en todos los océanos de la Tierra juntos.

Fecha límite: 2029

En caso de que exista vida en un sistema planetario lejano , ¿ cómo podríamos detectarla? Si la vida se encuentra bajo la superficie, no tenemos por ahora herramientas que nos permitan detectarla. Por ello, los esfuerzos se centran en detectar moléculas que sean, necesariamente, originadas por algún organismo vivo, conocidas como biomarcadores (es decir, marcadores de vida). Debemos ser capaces de examinar las atmósferas de los exoplanetas y de las exolunas que encontremos en busca de indicios de estas moléculas.

Sin embargo, asegurar la presencia de biomarcadores en objetos celestes situados a miles de años luz no es tarea fácil. Apenas hace veinticinco años que detectamos el primer exoplaneta, y aún no hemos conseguido detectar con seguridad la primera exoluna. La Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) con sus misiones CHEOPS (lanzada en 2019 y destinada a la investigación exhaustiva de exoplanetas ya descubiertos), PLATO (programada para 2026, cuyo objetivo será buscar nuevos exoplanetas potencialmente habitables) y Ariel (que será lanzada en 2029 para el estudio exhaustivo de las atmósferas de estos sistemas) nos permitirá dará un paso de gigante en la búsqueda de vida extrasolar en los próximos años. Con un interés cada vez mayor por parte de todas las agencias espaciales en la conquista del espacio, quién sabe hasta qué punto seremos capaces de entender los fenómenos del universo de ahora en adelante.

Y la pregunta clave, ¿cuál será la primera exoluna que descubriremos? Por ahora la mejor candidata está situada a unos 8000 años luz de distancia, orbita alrededor de un planeta entre tres y once veces más masivo que Júpiter (es decir, casi mil veces la masa de la Tierra). Tiene un tamaño similar al de Neptuno y su nombre es Kepler 1625 b-i , según un estudio publicado en el servidor de preimpresión arXiv por René Heller, científico espacial del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (Alemania) . Este es el mejor candidato a convertirse en el primer exosatélite detectado por la humanidad y su hallazgo daría una nueva luz a la historia de la astronomía.