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Gran parte de la búsqueda de vida fuera del oasis biológico de la Tierra se ha centrado en examinar las condiciones de otros planetas en nuestro Sistema Solar y estudiar el cosmos buscando otros planetas similares a la Tierra en sistemas planetarios lejanos.

Pero un equipo de astrónomos se está aproximando a la cuestión de la vida en todo el universo buscando el inicio potencial de la vida.

Aparna Venkatesan, de la Universidad de San Francisco, y Lynn Rothschild, del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, están usando modelos de formación y destrucción estelar para determinar cuándo en los aproximadamente 13 700 millones de años de la historia del universo podrían haberse formado los suficientes elementos biogénicos – los esenciales para la vida como la conocemos – para permitir que se formase la vida.

Podemosfijar el surgimiento de la vida en la Tierra en algún momento alrededor de hace 3500 millones de años. Venkatesan y Rothschild quieren descubrir qué sucede cuando amplías la pregunta a la vida en todo el universo.

“¿Puedes con eso? ¿Podrías realmente empezar a hablar de la vida en el universo hace 12 mil millones de años? Y esta es la pregunta sobre la que estamos hablando”, dijo Rothschild.

Con estimaciones básicas de los elementos producidos por las primeras generaciones de estrellas, el par ha encontrado hasta el momento que “la mayor parte de [los elementos esenciales] pueden crearse bastante rápido en los inicios del universo”, dijo Venkatesan.

Venkatesan presentó sus conclusiones en la 214 reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Pasadena, California.

Elementos biogénicos

Para que se forme y medre la vida tal y como la conocemos, deben darse cuatro condiciones: suficientes cantidades de los conocidos como elementos biogénicos, un disolvente (en la Tierra, tal disolvente es el agua líquida), una fuente de energía, y tiempo “para que los elementos se unan u creen un hogar y condiciones para que medre la vida”, explicó Venkatesan.

Los elementos biogénicos incluyen el carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre, hierro y magnesio.

“El carbono en particular es muy interesante”, dijo Venkatesan. El carbono es “ubicuo en el Sistema Solar y más allá” y es “extremadamente versátil químicamente”.

Estos elementos, como todos los elementos presentes en el universo actual, se forjaron en las entrañas de las estrellas. Pero no todas las estrellas hacen cada elemento, y algunas producen ciertos elementos más rápido que otros.

Las estrellas de masa baja crean todos los elementos de la tabla periódica hasta el carbono, pero debido a que estas estrellas viven más, producen los elementos más lentamente. Las estrellas de masa intermedia llegan al nitrógeno o el oxígeno. Finalmente, las estrellas más masivas, con sus intensos hornos, crean todos los elementos hasta el hierro y otros metales pesados. Y debido a que estas bestias estelares tienen vidas tan cortas y violentas, pueden crear elementos más rápidamente que las estrellas menores.

Las explosiones que acaban con las vidas de estas estrellas pueden variar, y sus diferentes firmas indican las cantidades de los metales implicados, tales como el hierro y el níquel, dijo Venkatesan.

Se cree que las primeras estrellas que se formaron en los inicios del universo fueron muy masivas. Estas estrellas tendrían composiciones características que a su vez implican que tendrían abundancia de elementos específicos “que crean en su agonía”.

Los dos científicos llegaron a la idea de aplicar el estudio de las primeras estrellas a la astrobiología cuando Rothschild llegó al departamento de Venkatesan para una charla. Mientras hablaban en la cena esa noche, “empezamos a darnos cuenta de que podría ser realmente divertido observar cuándo pudieron estar disponibles ahí fuera los primeros bloques básicos de la vida”, dijo Venkatesan. “Hasta donde sabemos, nadie más trabajaba o hablaba de esta idea”.

Lista de deseos

Rothschild esbozó lo que llama su “lista de deseos” de elementos que considera absolutamente esenciales para la vida tal y como la conocemos. Venkatesan usó entonces las actuales teorías de formación estelar, desde las primeras estrellas muy masivas a las estrellas que se formaron luego a partir de las semillas de estas primeras estrellas, para modelar la formación de los elementos biogénicos.

“El elemento número uno es el carbono”, dice Rothschild. “Y llegas al mismo debido a que realmente sólo hay dos elementos que tengan una versatilidad real en términos de ser capaz de crear un conjunto de compuestos que podrían formar la vida, y uno es el silicio y otro el carbono”.

Pero el silicio queda descartado por no ser predominante en el universo, ni tal versátil químicamente.

“La realidad es que estamos sentados sobre una gran roca de silicio, y no estamos hechos de silicio”, dijo Rothschild.

Para redondear la lista de obligatorios tenemos el hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

“El nitrógeno parece ser clave. Se encuentra en muchos compuestos, y esto añade una gran versatilidad al conjunto”, dijo Rothschild. El nitrógeno, por ejemplo, es la columna vertebral de los aminoácidos, los cuales a su vez son los bloques básicos de las proteínas y se han detectado en el espacio interestelar.

Listas secundarias y terciarias incluyen al fósforo, azufre, hierro y magnesio, “y todo tipo de cosas de moda que usamos mucho, pero que podría concebir más fácilmente un sistema sin ellas”, dijo Rothschild.

Acumulación de elementos

Encontraron que “el nitrógeno puede acumularse muy rápidamente”, dijo Venkatesan. Pero no justo al inicio, debido a que estas primeras estrellas masivas “tenían una minúscula producción de nitrógeno”. Correspondió a las estrellas de generaciones posteriores elevar los niveles lo suficiente para lo que creen los científicos que podría ser necesario para hacer los elementos lo bastante predominantes.

El carbono también “necesita algo de tiempo para acumularse”, debido a que necesita estrellas de masa baja e intermedia, dijo Venkatesan.

Aunque estas estrellas iniciales habrían tenido problemas para producir nitrógeno, son “bastante eficientes al producir hierro. Esto es debido a que estallan por completo”, comenta Venkatesan.

En general, el esfuerzo de modelado encontró que los niveles de hierro y magnesio habrían surgido muy pronto, con el carbono necesitando unos 100 millones de años para acumularse.

Aunque la masa crítica de los elementos biogénicos para formar la vida no se conoce, “estas cantidades serían más que suficientes”, añade Venkatesan.

Por lo que tal vez unos 100 millones de años después de que empezara el universo, muchos de estos elementos se encontrarían en números sustanciales, aunque la escala de tiempo puede estar más alrededor de 500 millones de años para el carbono y el nitrógeno aún está por ver.

Otros ingredientes

Mejores modelos y un mejor conocimiento de la física de las primeras estrellas podrían cambiar algo el dibujo, modificando las escalas temporales de la acumulación de elementos y el entorno interestelar en el que nacen.

Por supuesto, saber qué elementos tienen que estar presentes y si lo están o no, no responderá la pregunta de cuándo podría haber aparecido la vida. Los elementos deben también recopilarse en cantidades suficientemente significativas.

“La cuestión final no es sólo que elementos, sino qué concentración se acumula localmente”, comenta Rothschild.

Una vez que Rothschild llegó a las estimaciones de cantidades elementos distintos posiblemente requeridos, ella y Venkatesan pueden usar modelos para estimar las concentraciones en galaxias y Sistema Solar con el tiempo y ver si encuentran puntos en los que sea probable que se formase la vida.

“Todo lo que necesitamos es un lugar en el universo que tenga las condiciones, los prerrequisitos”, dijo Rothschild.

Los disolventes, tales como el agua líquida o el metano, también tienen que tenerse en cuenta. Venkatesan dijo que a largo plazo, esperan usar los mismos métodos para evaluar cuándo podría haber habido agua en suficientes cantidades.

También está la cuestión de su la vida podría haber medrado en el entorno hostil predominado por el ultravioleta de las primeras estrellas. La luz ultravioleta se cree que tiene tanto efectos beneficiosos como perjudiciales para la vida, pero cuál podría haber ganado en el joven universo no se sabe.

Finalmente la cuestión se convertirá en: “¿podemos acumular los bloques básicos tan pronto”, dijo Venkatesan. Aunque responder tal cuestión llevará algún tiempo, podría tener un impacto sustancial en estudios de los inicios del universo, investigación de exoplanetas, y las expectativas de hasta dónde podría haber evolucionado la vida, por no mencionar la visión de nuestro lugar en el universo.

“Esto no va a curar el cáncer”, comenta Rothschild. “Pero creo que en cierta forma, es una pregunta muy profunda: ¿cuándo se puede empezar a hablar de vida en nuestro universo?”