¿Puede el telescopio espacial James Webb encontrar signos de vida en exoplanetas?

La búsqueda de vida extraterrestre es una de las mayores aspiraciones de la ciencia moderna. Durante décadas, los astrónomos han identificado miles de planetas orbitando otras estrellas, conocidos como exoplanetas. El telescopio espacial James Webb (JWST), puesto en órbita en diciembre de 2021 en una misión conjunta de la NASA con la ESA y la CSA, no está diseñado para encontrar vida directamente, pero posee una capacidad sin precedentes para analizar las atmósferas de estos exoplanetas y buscar indicios que sugieran procesos biológicos.

La detección de vida en exoplanetas es un desafío inmenso: estos mundos se encuentran a años luz y emiten una luz extraordinariamente tenue, a menudo oculta por el resplandor de su estrella. JWST afronta el reto con un espejo primario de 6,5 metros formado por 18 segmentos hexagonales y una sensibilidad infrarroja ideal para captar las estrellas frías y las emisiones térmicas de los planetas, lo que permite analizar la composición de las atmósferas planetarias con un detalle sin precedentes.

Este artículo analizará qué puede y qué no puede hacer JWST para encontrar signos de vida en exoplanetas: qué indicios busca, con qué técnica los detecta y cuáles son las principales limitaciones de esta búsqueda.

La importancia de analizar las atmósferas exoplanetarias

El enfoque principal de JWST en la búsqueda de vida se centra en el análisis de las atmósferas de los exoplanetas. Esto se debe a que la presencia de ciertas moléculas en una atmósfera puede indicar la posible existencia de vida. La vida, tal como la conocemos, altera la composición química de su entorno. En la Tierra, por ejemplo, la fotosíntesis realizada por las plantas y las algas ha enriquecido la atmósfera con oxígeno, un gas que, de otro modo, sería mucho menos abundante.

Sin embargo, la detección de oxígeno en exoplanetas no es, por sí sola, una prueba de vida: existen procesos no biológicos capaces de producirlo. Por eso los científicos buscarán combinaciones de moléculas que resulten muy difíciles de explicar sin actividad biológica, y a esas combinaciones se las conoce como “biofirmas”.

¿Qué son las biofirmas y qué buscará JWST?

Una biofirma es cualquier característica detectable que pueda indicar la presencia de vida pasada o presente. Algunas de las biofirmas potenciales que JWST buscará incluyen:

• Oxígeno (O₂): Como se mencionó anteriormente, el oxígeno es un subproducto común de la fotosíntesis, aunque su detección requiere descartar procesos de fotólisis del agua.
• Metano (CH₄): El valor del metano como biofirma depende del contexto: puede generarlo la metanogénesis microbiana o procesos geológicos, pero en la Tierra la mayor parte del metano atmosférico procede de seres vivos, y su coexistencia con el oxígeno representa un desequilibrio químico difícil de explicar sin vida.
• Dióxido de carbono (CO₂): Aunque no es una biofirma por sí solo, su abundancia y relación con otros gases ayudan a modelar el ciclo de carbono y la habitabilidad.
• Vapor de agua (H₂O): El agua es el solvente universal esencial para la vida tal como la conocemos. JWST puede detectar su presencia en la atmósfera, lo que sugiere la posibilidad de ciclos hidrológicos.

Para comprobar si esas moléculas están presentes, JWST recurre a la espectroscopía de exoplanetas: cuando el planeta pasa por delante de su estrella (un tránsito), parte de la luz estelar atraviesa su atmósfera y cada molécula deja una “huella” al absorber longitudes de onda muy concretas. Esos patrones en el espectro revelan la composición química de la atmósfera y permiten estimar también su temperatura.

Exoplanetas potencialmente habitables: los principales objetivos

JWST se centrará en estudiar exoplanetas que se encuentran en la "zona habitable" de sus estrellas, es decir, la región alrededor de una estrella donde la temperatura permite la existencia de agua líquida en la superficie de un planeta. Algunos de los exoplanetas que se encuentran entre los principales objetivos de JWST incluyen:

• TRAPPIST-1e, f y g: Forman parte del sistema TRAPPIST-1, anunciado en 2017, que reúne siete planetas rocosos alrededor de una enana roja ultrafría situada a unos 40 años luz de la Tierra. Estos tres mundos se hallan en la zona habitable y son los mejores candidatos para comprobar si una atmósfera similar a la terrestre puede detectarse y mantenerse.
• K2-18b: Un “sub-Neptuno” de unas 2,6 veces el radio de la Tierra que orbita en la zona habitable de su enana roja. En 2023 el JWST detectó metano y dióxido de carbono en su espesa atmósfera de hidrógeno, unos hallazgos muy comentados pero que no constituyen evidencia de vida, pues mundos de este tipo carecen de una superficie rocosa como la terrestre.
• Planetas alrededor de estrellas similares al Sol: A medida que se descubran más exoplanetas similares a la Tierra, se convertirán en objetivos prioritarios para JWST.

Desafíos y limitaciones en la búsqueda de vida

Si bien JWST representa un avance significativo en la búsqueda de vida en exoplanetas, existen importantes desafíos y limitaciones a tener en cuenta.

• Contraste de luz: En luz visible, una estrella brilla miles de millones de veces más que un planeta rocoso templado que la orbita, y la técnica del tránsito exige además que el planeta pase justo por delante de su estrella visto desde la Tierra. Aislar la diminuta señal del planeta entre ese resplandor sigue siendo un enorme reto técnico.
• Falsos positivos: La fotólisis de la atmósfera por la radiación ultravioleta de la estrella puede generar oxígeno sin intervención biológica, y otros procesos abióticos pueden imitar biofirmas. Estos falsos positivos en biofirmas se descartan analizando el contexto completo del planeta: tipo de estrella, edad y proporción entre todos los gases detectados.
• Tipos de vida desconocidos: La búsqueda de vida se basa en nuestra comprensión actual de la vida basada en carbono y agua. Podría existir vida basada en una química diferente que no podamos detectar con las herramientas actuales.
• Interpretación de datos: Interpretar los datos espectroscópicos es un proceso complejo que requiere modelos sofisticados y una cuidadosa consideración de las posibles fuentes de error.

El futuro de la búsqueda de vida más allá de la Tierra

El telescopio espacial James Webb es solo el primer paso en la larga búsqueda de vida más allá de la Tierra. Ya se construye en Chile el ELT (Extremely Large Telescope), con un espejo de 39 metros, y se diseñan futuros observatorios espaciales capaces de bloquear la luz de la estrella y fotografiar directamente planetas templados. Esa nueva generación de instrumentos podría algún día responder a la pregunta de si existe vida en otros planetas y, en última instancia, si estamos solos en el universo.