En 2020, los científicos detectaron un gas llamado fosfina en la atmósfera de un planeta rocoso del tamaño de la Tierra. Al no conocer otra forma de producir fosfina que no sea mediante procesos biológicos, “los científicos afirman que algo que ahora está vivo es la única explicación para el origen de esta sustancia química”, afirmó. New York Times informó. En lo que respecta a los “gases de firma biológica”, la fosfina parecía un jonrón.

Hasta que no lo fue.

El planeta era Venus, y la afirmación sobre una posible biofirma en el cielo de Venus todavía está sumida en la controversia, incluso años después. Los científicos no pueden ponerse de acuerdo sobre si la fosfina está presente allí, y mucho menos si sería una fuerte evidencia de una biosfera alienígena en nuestro planeta gemelo.

Lo que resultó difícil para Venus sólo lo será para exoplanetas a muchos años luz de distancia.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, lanzado en 2021, ya ha transmitido datos sobre la composición atmosférica de un exoplaneta de tamaño mediano denominado K2-18 b que algunos han interpretado, de manera controvertida, como posible evidencia de vida. Pero incluso mientras aumentan las esperanzas de detectar una biofirma, algunos científicos están comenzando a preguntarse abiertamente si los gases en la atmósfera de un exoplaneta serán alguna vez evidencia convincente de extraterrestres.

Una serie de artículos recientes exploran las abrumadoras incertidumbres en la detección de biofirmas de exoplanetas. Un desafío clave que identifican es lo que el filósofo de la ciencia Pedro Vickers en la Universidad de Durham llama la problema de alternativas no concebidas. En pocas palabras, ¿cómo pueden los científicos estar seguros de haber descartado todas las posibles explicaciones no biológicas para la presencia de un gas, especialmente mientras la geología y la química de los exoplanetas sigan siendo casi tan misteriosas como la vida extraterrestre?

"Se están explorando nuevas ideas todo el tiempo, y podría haber algún mecanismo abiótico para ese fenómeno que aún no se ha concebido", dijo Vickers. "Ese es el problema de las alternativas no concebidas en astrobiología".

"Es un poco como un elefante en la habitación", dijo el astrónomo. Daniel Angerhausen del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich, quien es científico del proyecto en la misión LIFE, un telescopio espacial propuesto que buscaría gases con firma biológica en exoplanetas similares a la Tierra.

Si los científicos detectan un supuesto gas de firma biológica en un planeta distante, pueden usar una fórmula llamada teorema de Bayes para calcular la posibilidad de que exista vida allí basándose en tres probabilidades. Dos tienen que ver con la biología. La primera es la probabilidad de que surja vida en ese planeta, dado todo lo que se sabe sobre él. La segunda es la probabilidad de que, si hay vida, crearía la firma biológica que observamos. Ambos factores conllevan importantes incertidumbres, según los astrobiólogos Cole Mathis de la Universidad Estatal de Arizona y Harrison Smith del Instituto de Ciencias de la Tierra y la Vida del Instituto de Tecnología de Tokio, quien exploró este tipo de razonamiento en un el otoño pasado.

El tercer factor es la probabilidad de que un planeta sin vida produzca la señal observada: un desafío igualmente serio, como ahora se dan cuenta los investigadores, que está enredado en el problema de las alternativas abióticas no concebidas.

"Esa es la probabilidad de que argumentemos que no se puede reemplazar responsablemente", dijo Vickers. "Casi podría oscilar entre cero y 1".

Consideremos el caso de K2-18 b, un “mini-Neptuno” de tamaño intermedio entre la Tierra y Neptuno. En 2023, los datos del JWST revelaron una señal estadísticamente débil de sulfuro de dimetilo (DMS) en su atmósfera. En la Tierra, el DMS es producido por organismos marinos. Los investigadores que Lo detectó tentativamente en K2-18 b. interpretó que los otros gases descubiertos en su cielo significaban que el planeta es un “mundo acuático” con una superficie oceánica habitable, apoyando su teoría de que el DMS allí proviene de la vida marina. Pero otros científicos interpretan las mismas observaciones como evidencia de una composición planetaria gaseosa e inhóspita más parecida a la de Neptuno.

Alternativas no concebidas ya han obligado a los astrobiólogos varias veces a revisar sus ideas sobre lo que constituye una buena firma biológica. Cuando la fosfina era detectado en venus, los científicos no conocían ninguna forma de producirlo en un mundo rocoso sin vida. Desde entonces, han identificado varios posibles fuentes abióticas del gas. Un escenario es que los volcanes liberen compuestos químicos llamados fosfuros, que podrían reaccionar con el dióxido de azufre en la atmósfera de Venus para formar fosfina, una explicación plausible dado que los científicos han encontrado evidencia de vulcanismo activo en nuestro planeta gemelo. Asimismo, el oxígeno se consideró un gas de firma biológica hasta la década de 2010, cuando investigadores como Victoria Meadows del Laboratorio Planetario Virtual del Instituto de Astrobiología de la NASA comenzó para encontrar formas que los planetas rocosos podrían acumular oxígeno sin biosfera. Por ejemplo, se puede formar oxígeno del dióxido de azufre, que abunda en mundos tan diversos como Venus y Europa.

Hoy en día, los astrobiólogos han abandonado en gran medida la idea de que un solo gas pueda ser una firma biológica. En cambio, se centran en identificar "conjuntos" o conjuntos de gases que no podrían coexistir sin vida. Si algo se puede llamar la firma biológica estándar de oro en la actualidad, es la combinación de oxígeno y metano. El metano se degrada rápidamente en atmósferas ricas en oxígeno. En la Tierra, ambos gases coexisten sólo porque la biosfera los repone continuamente.

Hasta ahora, los científicos no han logrado encontrar una explicación abiótica para las biofirmas de oxígeno y metano. Pero Vickers, Smith y Mathis dudan que este par en particular –o tal vez cualquier mezcla de gases– llegue a ser alguna vez convincente. "No hay manera de estar seguros de que lo que estamos viendo sea en realidad una consecuencia de la vida, y no una consecuencia de algún proceso geoquímico desconocido", dijo Smith.

“JWST no es un detector de vida. Es un telescopio que puede decirnos qué gases hay en la atmósfera de un planeta”, dijo Mathis.

sarah rugheimer, un astrobiólogo de la Universidad de York que estudia las atmósferas de los exoplanetas, es más optimista. Está investigando activamente explicaciones abióticas alternativas para biofirmas conjuntas como el oxígeno y el metano. Aún así, dice, “estaría abriendo una botella de champán (champán muy caro) si viéramos oxígeno, metano, agua y CO₂”en un exoplaneta.

Servir bebidas sobre un resultado emocionante en privado es, por supuesto, diferente a decirle al mundo que han encontrado extraterrestres.

Rugheimer y los otros investigadores que hablaron con ¿Cuánto Para esta historia, se preguntan cuál es la mejor manera de hablar en público sobre la incertidumbre en torno a las biofirmas, y se preguntan cómo los cambios en la opinión astrobiológica sobre una detección determinada podrían socavar la confianza del público en la ciencia. No están solos en su preocupación. A medida que la saga de la fosfina de Venus avanzaba hacia un clímax en 2021, los administradores y científicos de la NASA imploraron a la comunidad de astrobiología que estableciera estándares firmes para la certeza en la detección de biofirmas. En 2022, cientos de astrobiólogos se reunieron para un taller virtual para discutir el tema, aunque todavía no existe un estándar oficial, ni siquiera una definición, de una firma biológica. "En este momento, estoy muy contento de que todos hayamos acordado, en primer lugar, que esto es un pequeño problema", dijo Angerhausen.

La investigación avanza a pesar de la incertidumbre, como debería, dice Vickers. Llegar a callejones sin salida y tener que retroceder es natural para un campo incipiente como la astrobiología. "Esto es algo que la gente debería intentar comprender mejor sobre cómo funciona la ciencia en general", dijo Smith. "Está bien actualizar lo que sabemos". Y las afirmaciones audaces sobre las biofirmas tienen una forma de encender un fuego bajo los científicos para falsificarlas, dicen Smith y Vickers, para buscar alternativas no concebidas.

"Todavía no sabemos qué diablos está pasando en Venus, así que, por supuesto, parece desesperado", dijo la astroquímica Clara Sousa-Silva del Bard College, experta en fosfina que ayudó a detectar Venus. Para ella, el siguiente paso está claro: “Pensemos de nuevo en Venus”. Los astrónomos prácticamente ignoraron a Venus durante décadas. La controversia sobre la biofirma desató nuevos esfuerzos no sólo para descubrir fuentes abióticas de fosfina previamente no consideradas, sino también para comprender mejor nuestro planeta hermano por derecho propio. (Al menos cinco misiones a Venus están planeados para las próximas décadas.) “Creo que esa es también la fuente de esperanza para los exoplanetas”.