Representación artística una joven estrella enana roja rodeada por tres planetas. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech
Según nuestros conocimientos, las enanas rojas tiene un beneficio para la habitabilidad potencial y el desarrollo de la vida compleja. La estabilidad permite a la vida responder a los cambios y mantenerse en sus nichos.
A pesar de los avances significativos en la ciencia de los exoplanetas, en los últimos diez o veinte años, seguimos en una situación desafortunada. Los científicos solo pueden especular sobre cuales exoplanetas podrían ser habitables. Incluso el exoplaneta más cercano a la tierra la distancia es enorme, unos 4 años luz.
No obstante, esto no obstaculiza el esfuerzo de los científicos para adquirir mas conocimientos sobre la naturaleza del universo.
Las enanas rojas son una de las preguntas más importantes en la ciencia de los exoplanetas y su habitabilidad. Las enanas rojas son comunes y, según actuales investigaciones, albergan muchos planetas. Los gigantes gaseosos como Júpiter son relativamente poco comunes alrededor de las enanas rojas, mientras que otros planetas no lo son. Según los datos de observación, aproximadamente el 40% de las enanas rojas albergan supertierras en sus áreas habitables.
El término «supertierra» se refiere a un planeta extraterrestre con una masa entre una y diez veces la de la Tierra y 1,25 a 2.1 de radio. La mayoría de estos planetas orbitan muy cerca de su estrella, ya que, si un planeta de gran tamaño estuviera muy lejos de ella, habría perdido menos gas en su formación y habría generado un gigante gaseoso como Júpiter.
Las enanas rojas tienen algunas ventajas en cuanto a su capacidad para la habitabilidad en planetas lejanos. Estas estrellas de baja masa tienen una vida muy larga, lo que significa que la producción de energía permanece estable durante un período de tiempo considerable. Según nuestros conocimientos, tiene un beneficio para la habitabilidad potencial y el desarrollo de la vida compleja. La estabilidad permite a la vida responder a los cambios y mantenerse en sus nichos.
Sin embargo, las llamaradas son un aspecto oscuro de las enanas rojas. Incluso nuestro Sol arde en cierta medida. Sin embargo, las llamaradas del Sol no son tan intensas como las de las enanas rojas. Las llamaradas fuertes de las enanas rojas pueden duplicar su brillo en muy poco tiempo. ¿Es posible mantener la vida en planetas con estrellas enanas rojas?
Los científicos de Portugal y Alemania han realizado una nueva investigación sobre este tema. Los investigadores utilizaron un tipo común de molde y lo sometieron a una radiación simulada de una enana roja, protegida únicamente por una atmósfera simulada, para poner a prueba la idea de la habitabilidad de los exoplanetas con enanas rojas.
La investigación se llama «¿En qué medida son habitables los planetas enanos extraterrestres M?» Modelación de las condiciones de la superficie y exploración del papel de las melaninas en la supervivencia de las esporas de Aspergillus niger bajo radiación similar a la de los exoplanetas. Afonso Mota es un astrobiólogo que trabaja en el Grupo de Investigación de Microbiología Aeroespacial del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). El artículo ha sido enviado a la revista Astrobiology y actualmente está en proceso de preimpresión.
El Aspergillus niger vive en el suelo y causa moho negro en algunas frutas y verduras. Además, produce mucha melanina. La melanina se produce en los seres humanos como resultado de la exposición a la radiación ultravioleta (UV), que oscurece la piel. Los extremófilos utilizan las melaninas, que están muy extendidas en la naturaleza, para protegerse. Hasta el 99,9% de los rayos ultravioleta absorbidos pueden ser disipados por la melanina. Los científicos creen que la melanina pudo haber tenido un papel importante en el desarrollo de la vida en la Tierra al proteger a los organismos de la radiación perjudicial del sol.
En esencia, esta investigación plantea una pregunta relativamente sencilla. ¿Puede la melanina de Aspergillus niger ayudar a una enana roja a sobrevivir a la erupción cuando está protegida por una atmósfera fina como la de Marte?
Dos enanas rojas muy conocidas en la ciencia de los exoplanetas son Próxima Centauri y TRAPPIST-1, que albergan exoplanetas rocosos en sus zonas habitables. La investigación se enfoca en TRAPPIST-1 e (T1e en adelante) y Próxima Centauri b (PCb en adelante). Dadas las condiciones atmosféricas adecuadas, es probable que ambos tengan temperaturas que permitan la presencia de agua líquida en sus superficies. Además, es probable que tanto PCb como T1e tengan entornos de radiación aceptables.
Aunque es imposible simular de manera precisa las condiciones de la superficie de estos planetas, los investigadores pueden llegar a una comprensión mediante el uso de lo que se conoce como temperatura de equilibrio. El fulgor estelar es más fácil de medir porque se puede ver con precisión desde grandes distancias. A. niger también es conocido por producir melanina. Los investigadores pudieron modelizar cómo se comportaría el moho en la superficie de un planeta en una zona habitable alrededor de una enana roja utilizando los tres factores.
Los autores escriben que el estudio de los hongos extremadamente tolerantes ha demostrado ser fundamental para comprender mejor los límites de la vida y la habitabilidad en el contexto de la astrobiología, y en particular de la astromicología. Aspergillus niger, un hongo filamentoso extremadamente tolerante, se ha utilizado con frecuencia como modelo para estudiar la supervivencia de los hongos en ambientes extremos, creciendo en una amplia gama de condiciones.
Las esporas de A. niger están protegidas de la radiación ultravioleta y los rayos X por su capa de melanina densa y compleja. Se han encontrado en la Estación Espacial Internacional, lo que demuestra su habilidad para enfrentar ciertos riesgos espaciales. A pesar de que se encuentran en la Tierra, los científicos pueden usar estos instrumentos para investigar la posibilidad de que los humanos habiten en exoplanetas.
En este estudio, los investigadores evaluaron la capacidad de supervivencia de las esporas de A. niger en condiciones superficiales simuladas de PCb y T1c, donde las estrellas enanas rojas emitieron radiación ultravioleta y rayos X sobre las superficies planetarias. Los investigadores probaron una variedad de esporas de A. niger en una variedad de soluciones. Una especie era silvestre, otra una especie mutante modificada para producir y excretar piomelanina, una de las melaninas que los científicos buscaban, y la tercera especie era deficiente en melanina. Mientras se exponían a diferentes niveles de radiación ultravioleta y rayos X, las esporas se suspendieron durante un período de tiempo en soluciones salinas, soluciones ricas en melanina o una solución de control.
Tras la exposición, se comprobó la viabilidad y la supervivencia de las tres esporas de A. niger..
Los hallazgos indican que A. niger podría sobrevivir en condiciones de radiación intensa que pueden destruir la superficie de los exoplanetas que orbitan enanas rojas. Si se encuentra bajo unos pocos milímetros de suelo o agua, no se expone directamente. Si las erupciones no se detienen, es muy probable que la superficie de todos los exoplanetas estudiados sea esterilizada por los rayos X emitidos por ellas. Los investigadores explican que la mayoría de las fuentes de radiación exógena bajo unos pocos milímetros de suelo o agua no afectarían a los microorganismos capaces de sobrevivir bajo la superficie.
El estudio se reduce a la melanina. Cuanta más melanina hay, mayor es la tasa de supervivencia de A. niger
Los autores afirman que las esporas de A. niger MA93.1 germinaron con mayor eficacia y rapidez en un extracto rico en melanina en comparación con las dos soluciones de control, lo que confirma el propósito multifuncional de la melanina. La cepa A. niger MA93.1 ha sido modificada para producir y excretar melanina.
Para quienes esperamos que otros planetas sean habitables, la investigación es prometedora en el caso de los exoplanetas T1e y PCb. En lo que respecta a la radiación UV-C, incluso con muy poco blindaje atmosférico, una parte significativa de las esporas de las muestras con melanina pudo sobrevivir a las super llamaradas que golpearon PCb y T1e. La exposición a rayos X fue comparable.
Aunque a todos nos gusta concebir una vida compleja en otros lugares del Universo, lo más probable es que nos encontremos con mundos que no tienen nada que ver con la Tierra. Probablemente se trate de organismos simples que encuentran la manera de sobrevivir en lo que consideraríamos entornos marginales o extremos. Debido a que las enanas rojas son tan comunes, es probable que ese tipo de vida se encuentre allí.
Este estudio refuerza esa idea.
En su conclusión, los autores afirman que A. niger, al igual que otros organismos extremófilos y extremotolerantes, podría sobrevivir a las duras condiciones de radiación en la superficie de algunos exoplanetas enanos M.
Los autores concluyen que la melanina es esencial para su posible supervivencia. Además, se ha demostrado que las soluciones ricas en melanina son extremadamente beneficiosas para la supervivencia y germinación de las esporas A. niger, especialmente cuando se tratan con altas dosis de radiación ultravioleta y rayos X.
REFERENCIAS
How habitable are M-dwarf Exoplanets? Modeling surface conditions and exploring the role of melanins in the survival of Aspergillus niger spores under exoplanet-like radiation. arXiv: https://arxiv.org/abs/2403.03403
