La Astronomía de la Astrobiología. Antígona Segura Peralta Instituto de Ciencias Nucleares Universidad Nacional Autónoma de México

Transcripción

1 La Astronomía de la Astrobiología Antígona Segura Peralta Instituto de Ciencias Nucleares Universidad Nacional Autónoma de México

2 Contenido Astrobiología: Definición y breve historia Panorama de la Astrobiología Astrobiología en México La contribución de la Astronomía a la Astrobiología: Origen de planetas y estrellas Planetas habitables: definición y caracterización Instrumentos para detectar vida Proyectos SETI

3 Definición de astrobiología Es el estudio del origen, evolución, distribución y futuro de la vida en el universo Exobiología es usado como equivalente aunque estrictamente NO lo es. La astrobiología incluye el estudio de la vida en la Tierra como un ejemplo de vida en el universo.

4 Algo de historia Laurence Lafleur: La consideración de la vida en cualquier lugar del universo que no sea la Tierra. (Lafleur LJ Leafl. Astron. Soc. Pac. 143: ). El término exobiología fue introducido por Joshua Lederberg (Lederberg J Science 132:393 98) Otros términos usados: bioastronomía, cosmobiología.

5 Algo de historia La Astrobiología surge a partir de entender que la presencia de vida en la Tierra está enlazada con eventos astronómicos: Cometas: Aportan agua y material orgánico a la Tierra primitiva Asteroides: Forman a la Tierra y le dan los materiales que requiere para el inicio de la vida (C, N, O, metales) Vida en Marte: Misión Vikingo (1976)

6 Algo de historia La astrobiología florece en el momento en que se inicia el apoyo económico para estudiarla por parte de la NASA. La iniciativa comienza en el NASA Ames Research Center a mediados de los 90. En 1997 se funda el NASA Astrobiology Institute

7 Panorama de la astrobiología La astrobiología requiere de casi todas las áreas de la ciencia y las combina dándoles una nueva perspectiva. Biología: Cuáles son las características de lo vivo? Cómo se origina? Qué condiciones requiere para originarse y evolucionar? Cómo modifica su ambiente? Cómo puede detectarse? Cuáles son los límites de los organismos vivos?

8 Panorama de la astrobiología Geofísica Cómo evoluciona un planeta? Qué lo hace tener vulcanismo, placas tectónicas, campo magnético, etc? Qué hace diferente a la Tierra del resto de los planetas conocidos? Cuáles son los ciclos y procesos geológicos de un planeta? Astronomía: Cómo se forman los planetas? La presencia de planetas depende las características de la estrella alrededor de la cual giran? Qué tan frecuentes son los planetas alrededor de otras estrellas? Es especial el sistema solar con respecto a otros sistemas planetarios?

9 Panorama de la astrobiología Matemáticas, sociales: ingeniería, filosofía, ciencias Cuál es la probabilidad de encontrar mundos habitables o inteligencias extraterrestres? Cómo nos comunicamos con inteligencias extraterrestres? Qué instrumentos se requieren para detectar vida en planetas en nuestro sistema solar y alrededor de otras estrellas? Qué significaría encontrar mundos habitables para la humanidad? Qué es la vida? Cuánto puede durar una civilización tecnológica?

10 Astrobiología en México Investigador Leticia Carigi Adscripción Instituto de Astronomía, UNAM Tema Zona galáctica habitable Guadalupe Cordero Instituto de Geofísica, UNAM Cráteres; superficies e interiores planetarios Alicia Negrón Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM Química prebiótica Rafael Navarro Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM Ambientes análogos a Marte, química planetaria Sandra Ramírez Centro de Investigaciones Químicas, UAEMor Atmósferas planetarias, extremófilos, Titán, Europa Valeria Souza Instituto de Ecología, UNAM Ecología evolutiva de bacterias Sociedad Mexicana de Astrobiología (SOMA):

11 Planetas: el lugar para la vida Los planetas son los lugares donde pueden existir las condiciones para que la vida se origine y evolucione. Entre los ambientes astrofísicos, los planetas son los que pueden ofrecer un ambiente rico en compuestos químicos, con un estado termodinámico adecuado para las reacciones de moléculas complejas. Los planetas también pueden proveer ambientes relativamente estables al mismo tiempo que contienen fuentes de energía para llevar a cabo reacciones necesarias para el origen y evolución de la vida

12 Nuestra galaxia: la Vía Láctea 100 mil años luz 200 mil millones de estrellas

13 Cuántas de estas estrellas pueden tener planetas? En principio TODAS! Las estrellas y los planetas se forman juntos Nube molecular

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15 Discos Protoplanetarios

16 Discos protoplanetarios

17 Estrellas con mundos habitables X X 90% de las estrellas de la galaxia X

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19 Cuántos planetas conocemos hasta ahora? En 1995 se descubrió el primer planeta en una estrella similar al sol llamada 51 Pegasi 51 Pegasi 48 años luz de distancia Didier Queloz and Michael Mayor 51 Pegasi b 50 veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol La mitad de la masa de Júpiter

20 Desde entonces Se han detectado más de 560 exoplanetas ( Al menos 50 sistemas con más de un planeta Son habitables?

21 Habitabilidad planetaria Nuestro concepto se basa en el único ejemplo de planeta habitable que tenemos. Generalización de la vida en la Tierra: agua líquida y química del carbono. Planetología comparada: permite comprender las características que hacen habitable a la Tierra.

22 El agua y el carbono Satélites Nube molecular Asteroides y cometas Planetas Disco protoplanetario

23 Formación de planetas: simulaciones numéricas Reproducen las interacciones de muchos cuerpos con composiciones y masa específicas para la simular las condiciones finales de formación de los planetas. De acuerdo con estas simulaciones es posible que los planetas se formen con cantidades de agua iguales o mayores a la de la Tierra.

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25 Habitabilidad Depende de la presencia de agua líquida Para planetas fuera del sistema solar la superficie del planeta debe ser habitable para poder caracterizarlo.

26 Cómo debe ser un planeta habitable? La zona alrededor de una estrella en la cual un planeta CON ATMÓSFERA puede mantener agua líquida en su superficie se llama ZONA HABITABLE

27 Cómo debe ser un planeta habitable? Muy caliente Venus Sin atmósfera: -43 C Con atmósfera: 470 C Perfecto Tierra Sin atmósfera: -17 C Con atmósfera: 15 C Muy frío Marte Sin atmósfera: -55 C Con atmósfera: -50 C Para guardar el calor de la estrella, el planeta debe tener una ATMÓSFERA

28 Además El planeta no debe ser más de 10 veces la masa de la Tierra ni menor No puede retener su atmósfera Atmósfera muy densa, presiones muy altas, vientos muy rápidos

29 Cómo debe ser un planeta habitable? Recibir suficiente energía de su estrella (encontrarse en la zona habitable) Tener atmósfera para mantener una temperatura estable por arriba del punto de congelación del agua en la superficie Una masa suficiente para retener la atmósfera pero no tanta como para que sea demasiada (1-10 masas terrestres) Agua

30 Habitable no significa Habitado Para reconocer un mundo habitado necesitamos detectar BIOSEÑALES Es decir, señales cuya abundancia o presencia sólo pueda ser explicada por la vida Por ejemplo: Metano (CH4), oxígeno (O2) Las bioseñales sólo pueden ser interpretadas considerando el contexto geológico del planeta.

31 Volvamos a la Tierra hν + O2 O + O2 + M O+O O3

32 Érase una vez un planeta Tierra hace 4 mil millones de años. Atmósfera de bióxido de carbono y nitrógeno. SIN OXÍGENO (O2) Aparecen las cianobacterias Respiran bióxido de carbono y desechan oxígeno (O2) Hace 2 mil 500 millones de años el nivel de oxígeno en la atmósfera comienza a aumentar Hace unos mil quinientos millones de años se originan los organismos multicelulares que respiran oxígeno (O2) En el presente la atmósfera contiene apenas un poco de bióxido de carbono y un 21% de oxígeno

33 Recapitulando Esta señal Fue generada por estos bichitos

34 Lo que andamos buscando Compuestos que sólo puedan ser generados por la vida Es decir que: Dadas las condiciones geológicas de un planeta No haya ningún proceso químico o geológico que produzca ese compuesto en la abundancia observada

35 El problema de detectar mundos habitables Los planetas son muy pequeños comparados con su estrella Los planetas están muy cerca de su estrella y son poco brillantes, porque no producen luz propia

36 Misiones para detectar planetas habitables Detección de planetas con masas de 10 M o menos: Misiones Kepler y Corot 2. Elegir entre ellos, los que son potencialmente habitables (localizados en la zona habitable de su estrella). 3. Observar estos planetas con instrumentos que permitan obtener el espectro del planeta: Misiones Darwin y Terrestrial Planet Finder. 1.

37 Instrumentos para la caracterización de planetas potencialmente habitables Los telescopios que bloquean la luz de la estrella pueden tomar imágenes de los planetas que pueda haber a su alrededor. Terrestrial Planet Finders Los dos instrumentos de la misión Buscador de Planetas Terrestres (NASA) y Darwin (ESA) buscarán señales de vida en planetas de masas similares a la Darwin

38 Y la vida inteligente? En 1959, 3 investigadores se dan cuenta de la posibilidad de detectar señales de inteligencias extraterrestres. En 1974 se manda el primer mensaje hacia el cúmulo estelar M13 localizado a 25 mil años luz de distancia, usando el radiotelescopio de Arecibo. En 1984 se crea el Instituto SETI usando fondos privados, después de que la NASA le quita el dinero a este tipo de proyectos. Hoy en día el término SETI se refiere a la búsqueda de TECNOLOGíAS, reconociendo que el término inteligencia es debatible. Las tecnologías que podrían generar señales detectables son: generación de energía, transportación e intercambio de información. Estas no necesariamente estarían hechas para que ser detectables remotamente. También se incluye la posibilidad de naves (tripuladas o no).

39 Proyectos SETI (algunos de ellos) ARGUS Liga SETI (UC Berkeley) SERENDIP SETI óptico: Observatorio Lick Instituto SETI Arreglo Allen

40 Cómo se buscan señales de tecnologías comunicativas? Apuntamos a las estrellas más cercanas (100 años luz) Usamos un radiotelescopio Equipado con un detector de muchas frecuencias (miles a millones) y esperamos

41 Moraleja Un mundo habitable

42 Gracias por su atención Correo electrónico Página web: Sociedad Mexicana de Astrobiología (SOMA):