Redacción
Simulaciones de laboratorio revelan que el azufre puede impactar significativamente en las observaciones de planetas lejanos más allá del sistema solar; los resultados tienen implicaciones para el uso de este elemento como signo de vida extraterrestre, así como afectan a la forma en que los investigadores deben interpretar los datos sobre las atmósferas planetarias. Un informe de los resultados se publicó en la revista Nature Astronomy.
“Encontramos que solo una pequeña presencia de azufre en la atmósfera, menos del 2%, puede tener importantes impactos sobre qué y cuántas partículas de niebla se forman”, afirma Chao He, científico investigador asistente del Departamento de Ciencias Terrestres y Planetarias de la Universidad Johns Hopkins y primer autor del estudio.
“Esto cambia completamente lo que los científicos deben buscar y esperar cuando examinan las atmósferas de los planetas más allá de nuestro sistema solar”.
Aunque los científicos ya saben que los gases de azufre influyen en la fotoquímica de muchos planetas dentro del sistema solar como la Tierra, Venus y Júpiter, no se sabe mucho sobre el papel del azufre en las atmósferas de los planetas más allá del sistema solar, o exoplanetas.
Debido a su papel como elemento esencial para la vida en la Tierra -emitido por las plantas y las bacterias, y que se encuentra en varios aminoácidos y enzimas- los científicos proponen utilizar productos del azufre para buscar vida más allá de la Tierra. Comprender si el azufre existe y cómo afecta a estas atmósferas puede ayudar a los científicos a determinar si los gases de azufre podrían utilizarse como fuente para que se origine la vida, dice He.
Los investigadores han realizado pocos estudios simulando atmósferas planetarias con azufre en el laboratorio debido a su alta reactividad y a la dificultad de limpiar una vez que se hace un experimento, dice He. De hecho, el azufre es tan reactivo que incluso habría reaccionado con el propio montaje experimental, por lo que el equipo de investigación tuvo que actualizar su equipo para que lo tolerase adecuadamente. Hasta donde sabe He, solo existen otros tres estudios que simularon la química del azufre en el laboratorio, y esos fueron para entender su papel en la atmósfera de la Tierra; esta es la primera simulación realizada en el laboratorio para estudiar el azufre en las atmósferas de los exoplanetas.
Chao He y Sarah Hörst estudian las atmósferas de los exoplanetas en la Universidad Johns Hopkins. (Foto: Will Kirk/Johns Hopkins University)
Chao y sus colegas realizaron dos series de experimentos utilizando dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno, agua y helio como guía para sus mezclas iniciales de gases. Uno de los experimentos incluía un 1,6% de azufre en la mezcla y el otro no. El equipo de investigación realizó los experimentos de simulación en una cámara especialmente diseñada llamada Planetary HAZE (PHAZER) en el laboratorio de Sarah Hörst, profesora adjunta de Ciencias de la Tierra y Planetarias y segunda autora del trabajo.
Una vez en la cámara, el equipo expuso las mezclas de gas a una de dos fuentes de energía: el plasma de una descarga de corriente alterna o la luz de una lámpara ultravioleta. El plasma, una fuente de energía más fuerte que la luz ultravioleta, puede simular actividades eléctricas como relámpagos y/o partículas energéticas, y la luz ultravioleta es el principal impulsor de las reacciones químicas en las atmósferas planetarias como las de la Tierra, Saturno y Plutón.
Después de analizar las partículas sólidas y los productos gaseosos formados, He y sus colegas encontraron que la mezcla con azufre tenía tres veces más partículas de niebla, o partículas sólidas suspendidas en el gas.
El equipo de Chao encontró que la mayoría de estas partículas eran productos orgánicos de azufre en lugar de ácido sulfúrico u octaazufre, que los investigadores creían previamente que constituirían la mayoría de las partículas de azufre en los exoplanetas.
“Esta nueva información significa que si estás intentando observar la atmósfera de un exoplaneta y analizar sus espectros, cuando antes esperabas ver otros productos ahora deberías esperar ver en su lugar estos productos orgánicos de azufre. O, al menos, deberías saber que no sería inusual que estuvieran allí. Esto cambiaría la explicación e interpretación de los investigadores sobre los espectros que ven”, dice He.
De manera similar, los hallazgos deberían orientar a los investigadores a esperar más partículas de neblina si están observando atmósferas exoplanetarias con azufre, ya que solo un poco de azufre triplica la tasa de producción de neblina. Una vez más, esto cambiaría la forma en que los investigadores interpretan sus hallazgos y podría ser crítico para la futura observación de exoplanetas.
La última gran implicación de sus hallazgos, dice, es que hay que tener una mayor conciencia de que se pueden producir muchos productos del azufre en el laboratorio, en ausencia de vida, por lo que los científicos deben ser cautelosos y descartar el azufre producido fotoquímicamente antes de sugerir la presencia de azufre como una señal de vida.
Otros autores de este documento son Patricia McGuiggan y Sarah E. Moran de la Universidad Johns Hopkins; Xinting Yu de la Universidad de California Santa Cruz, Nikole K. Lewis de la Universidad de Cornell; Julianne I. Moses del Instituto de Ciencias Espaciales; Mark S. Marley del Centro de Investigación Ames de la NASA; Eliza M.-R. Kempton de la Universidad de Maryland, College Park; Caroline V. Morley de la Universidad de Texas en Austin, y; Véronique Vuitton del Instituto de Planeología y Astrofísica de Grenoble.
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