Cómo detectar vida en exoplanetas

La luz queda polarizada de manera detectable al rebotar sobre superficies que contengan clorofila o moléculas quirales, tanto por plantas como por cianobacterias. Foto: Shutterstock / Roger Burks.

Ya tocamos con la punta de los dedos el día en el que podamos detectar planetas como la Tierra en la zona habitable de su estrella. Más tarde, con un poco de financiación y suerte, los podremos ver. A partir de ahí debemos contar con herramientas observacionales que nos permitan discernir si en esos lugares hay vida o no.En el NIST trabajan, entre otras cosas, en este asunto. Quizás baste estudiar la quiralidad de las moléculas para saber si hay vida.

Se podría desarrollar una técnica para detectar signos de la existencia de vida en otros planetas. La idea se basaría en analizar la luz procedente del planeta en cuestión y ver si hay una preponderancia de moléculas con una quiralidad dada.
Decimos que tenemos quiralidad para una figura geométrica (o en esta caso una molécula) si su imagen especular no puede hacerse coincidir consigo misma. Como ejemplo tenemos la mano izquierda y la derecha. Las moléculas orgánicas pueden adoptar en el laboratorio dos formas distintas que son la imagen especular una de la otra. Tienen exactamente la misma composición, pero quiralidad distinta. No se sabe muy bien por qué la vida en la Tierra ha elegido una de las orientaciones para cada tipo de biomoléculas, pero lo ha hecho.

Las moléculas quirales tienen la propiedad de desviar (rotar) el plano de luz polarizada un cierto ángulo. Si rota la luz hacia la derecha se le denomina dextrógiro. Si desvía el plano de luz hacia la izquierda se le llama levógiro. Además pueden actuar como un “polarizador por absorción selectiva”, modificando el tipo de polarización de la señal que atraviesa el material; así, una onda que entra en el mismo con polarización lineal puede salir con polarización elíptica o circular.
Asumiendo que esta elección de quiralidad también ha pasado en otros planetas se podría detectar vida en ellos analizando la luz proveniente de ellos gracias al efecto que la quiralidad de las moléculas orgánicas tiene sobre la misma.
Este sistema presenta una ventaja. Si vamos buscando compuestos específicos o abundancias de elementos específicos puede que nos equivoquemos, ya que otras formas de vida puede que hayan adoptado otra bioquímica. Puede que, por ejemplo, la clorofila sólo se dé aquí y que otras “plantas” utilicen otras moléculas para realizar la fotosíntesis.

Si hay algo parecido a los azúcares o a los aminoácidos sabemos que de manera espontánea, presentarán la forma levógira o dextrógira aleatoriamente y habrá mitad y mitad de cada, pero sólo una de esas formas debe de haber sido elegida por la vida para cada tipo de compuesto, independientemente de la que sea. La vida se autoesambla y elige un camino específico para hacerlo. El equipo de investigadores asume que según los organismos vayan reproduciéndose se irá primando una forma específica de las dos posibles hasta que se haga dominante.

Es difícil de imaginar el predominio de una de las formas sin la presencia de autoesamblado y por tanto de vida. Este criterio es, por tanto, más universal que intentar proyectar o imponer nuestro único ejemplo de vida en otras partes. La nueva idea depende de que los compuestos orgánicos se autoesamblan y no de la idea específica que tenemos sobre la vida terrestre.
Lo interesante es que las moléculas con distinta quiralidad reflejan la luz de distinta manera. Por tanto se podría diseñar un instrumento que detecte vida sobre la superficie de un hipotético planeta gracias a la peculiar reflexión de luz polarizada que producen.

Este grupo de investigadores construyó un dispositivo que, en pruebas de laboratorio y a distancia cortas, analizaba la luz polarizada reflejada por la clorofila de superficies cubiertas con plantas o bacterias, detectando quiralidad en ambos casos.
Ahora intentan mejorar el detector para ver si se puede hacer lo mismo con charcas o grandes regiones sobre la Tierra. Necesitan asegurarse de que el sistema funciona bien con nuestro planeta antes de ponerse a observar otros.

Si tuvieran éxito propondrían la construcción de un instrumento que se utilizaría en telescopios, tanto en tierra como espaciales.

Detectar vida en otros planetas, aunque fueran lejanos, sería un descubrimiento histórico.

http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2009_0421.htm#chiral