Observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) han revelado la presencia de fosfina, un potencial biofirma, en la atmósfera de una antigua y fría enana marrón conocida como Wolf 1130C. Este descubrimiento abre nuevas puertas en la búsqueda de vida más allá de nuestro planeta.
La importancia de la fosfina en la búsqueda de vida
El fósforo es uno de los seis elementos esenciales para la vida tal como la conocemos en la Tierra. Al combinarse con hidrógeno, forma la molécula fosfina (PH3), un gas que es explosivo y altamente tóxico. La fosfina se encuentra en las atmósferas de los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, y ha sido considerada durante mucho tiempo como una posible señal de vida anaeróbica, dado que su presencia es escasa en los planetas terrestres. En nuestro planeta, la fosfina es un subproducto de la descomposición de materia orgánica en ambientes como los pantanos.
El estudio liderado por un equipo de investigadores
Un equipo de científicos, bajo la dirección de Adam Burgasser, profesor de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de California en San Diego, ha publicado un estudio relacionado en la revista Science. La detección de fosfina en la atmósfera de Wolf 1130C se logró gracias a observaciones realizadas con el JWST, el primer telescopio que cuenta con la sensibilidad necesaria para estudiar estos objetos celestes con tanto detalle.
No obstante, el hallazgo de fosfina no es lo único intrigante: su ausencia en otras enanas marrones y en gigantes gaseosos plantea preguntas sobre nuestra comprensión de la química atmosférica de estos cuerpos celestes. En palabras de Burgasser: «Nuestro programa astronómico, llamado Arcana of the Ancients, se centra en enanas marrones antiguas y pobres en metales para evaluar nuestra comprensión de la química atmosférica. Comprender el problema de la fosfina fue uno de nuestros primeros objetivos».
La presencia inesperada de fosfina
En las atmósferas ricas en hidrógeno de gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, la fosfina se forma de manera natural, lo que llevó a los científicos a suponer que debería estar presente también en las atmósferas de otros gigantes gaseosos y enanas marrones. Sin embargo, hasta ahora, la detección de fosfina ha sido difícil, incluso en observaciones anteriores del JWST, lo que sugiere que hay problemas con nuestra comprensión de la química del fósforo.
Sam Beiler, coautor del estudio y investigador postdoctoral en el Trinity College de Dublín, comentó: «Antes del JWST, se esperaba que la fosfina fuera abundante en las atmósferas de exoplanetas y enanas marrones, siguiendo predicciones teóricas basadas en la mezcla turbulenta que sabemos que existe en estas fuentes». Beiler también mencionó que todas las observaciones realizadas con el JWST han cuestionado estas predicciones, hasta que se observó Wolf 1130C.
Wolf 1130C y su entorno estelar
El sistema estelar Wolf 1130ABC se encuentra a 54 años luz del Sol, en la constelación del Cisne. La enana marrón Wolf 1130C orbita ampliamente alrededor de un sistema estelar doble compacto, que está compuesto por una estrella roja fría (Wolf 1130A) y una enana blanca masiva (Wolf 1130B). Wolf 1130C ha sido objeto de interés para los astrónomos debido a su baja abundancia de metales, lo que la hace diferente a otras enanas marrones.
A diferencia de otros cuerpos similares, el equipo de investigación logró detectar fosfina en los datos espectrales infrarrojos de Wolf 1130C con relativa facilidad. Para comprender las implicaciones de este hallazgo, era necesario cuantificar la abundancia de fosfina en su atmósfera. Esta tarea fue realizada por Eileen Gonzales, profesora adjunta de Astronomía en la Universidad Estatal de San Francisco y también coautora del estudio.
La técnica de modelado utilizada para la detección
Gonzales explicó: «Para determinar la abundancia de moléculas en Wolf 1130C, utilicé una técnica de modelado conocida como recuperación atmosférica. Esta técnica aplica ingeniería inversa a los datos del JWST para deducir la cantidad de cada especie de gas molecular presente en la atmósfera». Al aplicar esta técnica, los modelos de Gonzales revelaron que la abundancia de fosfina en Wolf 1130C se correspondía con las predicciones teóricas, estimándose en aproximadamente 100 partes por mil millones.
Las preguntas que surgen del descubrimiento
La presencia de fosfina en la atmósfera de Wolf 1130C plantea interrogantes sobre por qué este gas está presente allí y no en otras enanas marrones. Una posible explicación es la baja abundancia de metales en su atmósfera, lo que podría afectar su composición química. Beiler sugiere que en condiciones normales, el fósforo podría estar asociado a otra molécula, como el trióxido de fósforo. En el entorno de Wolf 1130C, la falta de oxígeno impide que el fósforo se absorba, lo que facilita la formación de fosfina a partir del hidrógeno abundante.
El equipo de investigación espera llevar a cabo nuevas observaciones con el JWST para buscar fosfina en las atmósferas de otras enanas marrones con bajo contenido de metales. Otra hipótesis es que el fósforo se haya generado localmente en el sistema Wolf 1130ABC, quizás debido a la actividad de su enana blanca, Wolf 1130B.
La enana blanca y su posible influencia
Burgasser explica que una enana blanca es el remanente de una estrella que ha agotado su hidrógeno. Estas estrellas son tan densas que, al acumular material en su superficie, pueden experimentar reacciones nucleares descontroladas, que se manifiestan como novas. Aunque no se ha observado evidencia reciente de estas erupciones en el sistema Wolf 1130ABC, es posible que eventos de este tipo, que pueden tener ciclos de miles a decenas de miles de años, hayan dejado un legado de fósforo en la atmósfera de Wolf 1130C.
Estudios previos han sugerido que una parte significativa del fósforo en nuestra galaxia podría haberse producido a través de este proceso. Comprender por qué esta enana marrón presenta una señal clara de fosfina podría ofrecer nuevos conocimientos sobre la síntesis de fósforo en la Vía Láctea y su papel en la química de las atmósferas planetarias.
Implicaciones para la búsqueda de vida
Burgasser concluye: «Comprender la composición química de la fosfina en las atmósferas de las enanas marrones, donde no esperamos encontrar vida, es fundamental si queremos utilizar esta molécula en la búsqueda de vida en mundos terrestres fuera de nuestro sistema solar». Este descubrimiento no solo amplía nuestro conocimiento sobre la química de las enanas marrones, sino que también puede proporcionar pistas valiosas en la búsqueda de vida en otros mundos.
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