Durante décadas, los científicos han buscado comprender cómo un planeta puede albergar vida y otros no. Un estudio publicado en Nature Astronomy aporta una pista: la habitabilidad estaría condicionada por un equilibrio químico delicado establecido durante la formación planetaria, mucho antes de la aparición de océanos o de una atmósfera estable. Este descubrimiento contradice la idea de que la presencia de agua líquida constituiría la principal condición para la emergencia de la vida.
Los elementos clave para la vida, como el fósforo y el nitrógeno, son esenciales para el funcionamiento biológico. El fósforo, por ejemplo, se encuentra en el ADN y el ARN, las moléculas que portan la información genética, y ayuda a las células a gestionar su energía. El nitrógeno, por su parte, es un componente central de las proteínas, necesarias para la construcción y el mantenimiento de las células. Su disponibilidad en la superficie de un planeta es, por tanto, crítica, y puede verse comprometida desde los primeros instantes de la formación planetaria.
Vista de artista que representa a Marte con vastas extensiones de agua líquida en su superficie. Incluso en presencia de agua líquida, Marte no habría podido desarrollar la vida tal como la conocemos. Crédito: NASA/MAVEN/The Lunar and Planetary Institute
Durante la formación de un planeta rocoso, el núcleo se constituye por la separación de los materiales bajo el efecto de la gravedad. Metales densos como el hierro se hunden hacia el centro, mientras que elementos más ligeros forman el manto y la corteza. Craig Walton, investigador de la ETH Zúrich, y su equipo han descubierto que la cantidad de oxígeno presente durante esta fase es determinante. Con muy poco oxígeno, el fósforo se une al hierro y desciende al núcleo; con demasiado oxígeno, el nitrógeno se vuelve volátil y se pierde. Así, se necesita un equilibrio preciso para retener ambos elementos en la superficie, donde puede emerger la vida.
La Tierra parece haber tenido condiciones ideales hace unos 4600 millones de años, cayendo en un rango estrecho donde tanto el fósforo como el nitrógeno están disponibles. En cambio, Marte no tuvo esa suerte. Según los modelos informáticos, los niveles de oxígeno durante su formación estaban fuera de esta zona favorable. Marte posee más fósforo en su manto que la Tierra, pero mucho menos nitrógeno, lo que hace que su entorno sea menos propicio para el desarrollo de la vida tal como la conocemos.
Este descubrimiento modifica la forma en que los científicos buscan la vida en el Universo. Hasta ahora, la presencia de agua era el criterio principal. Sin embargo, incluso con agua, un planeta puede ser químicamente inadecuado si los elementos esenciales como el fósforo y el nitrógeno no son accesibles. Por tanto, hay que considerar la composición química durante la formación, lo que añade una nueva dimensión a los estudios de habitabilidad.
Para verificar estas condiciones a distancia, los astrónomos pueden estimar estos parámetros observando las estrellas. La composición química de una estrella es un indicador de la de los planetas que se forman a su alrededor, ya que generalmente comparten los mismos materiales. Así, para encontrar planetas habitables, resulta pertinente apuntar a sistemas solares con estrellas similares en composición a nuestro Sol, como indica Walton.
Este enfoque permite restringir la búsqueda a entornos más prometedores, aunque no lo es todo, como se puede ver en las diferencias entre la Tierra y Marte, que sin embargo se encuentran en el mismo sistema.
Al comprender mejor los procesos químicos en juego durante la formación planetaria, los científicos pueden así afinar sus estrategias para detectar mundos habitables. El estudio de nuestro propio Sistema Solar, con sus planetas tan diferentes entre sí, sirve como un valioso punto de referencia en esta búsqueda.