Búsqueda e identificación de biofirmas (biosignatures)

Seis tipos de biofirmas potenciales. Fuente: 10.1089/ast.2016.1627

La velocidad en la cual fuimos descubriendo exoplanetas nos dio la posibilidad de poder detectar vida fuera de la tierra, una firma biológica o biofirma se define como un indicio o un patrón originario de un agente biológico, estos pueden incluir sustancias o fenómenos en forma de gas u otra característica que sea indicativo de la posibilidad de existencia de vida.

En la astrobiología se planea evaluar las composiciones químicas con las composiciones de las superficies de los exoplanetas teniendo cuidado de los falsos positivos, estos métodos pueden ser llevados a cabo utilizando telescopios o perspectiva a futuro enviando instrumentos sofisticados capaces de detectar biofirmas en mundos más lejanos. Es importante resaltar que una biofirma no solo implica la existencia de vida sino una señal de una posibilidad de vida, una biofirma debe tener más posibilidad de ser producida por un organismo vivo que por un proceso abiótico, esto quiere decir que una señal debe ser producida por la vida para considerarse una biofirma, pero no necesariamente siempre califica como un organismo vivo.

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Categorías de una firma biológica

No existe un guion especifico donde podamos categorizar todas las posibles firmas biológicas que existen, pero se logró agruparlas en tres categorías, biofirmas gaseosas, biofirmas superficiales y biofirmas temporales. En estas categorías las biofirmas gaseosas son productos tanto directos como indirectos del metabolismo de un posible organismo vivo, las biofirmas superficiales son básicamente espectrales dispersada o reflejada por un organismo vivo y las biofirmas temporales son modulaciones que se vinculan a los patrones dependientes del tiempo de un organismo.

1. Biofirmas gaseosas

Las biofirmas gaseosas son producidas por un organismo biológico de forma directa o del procesamiento o descomposición de productos biogenicos que generan diferentes compuestos orgánicos secundarios, aunque sabemos que no todos los gases biogenicos son netamente de origen biológico, el saber si este es un signo de vida va a depender del contexto y factores ambientales.

Las biofirmas gaseosas se detectan espectralmente, interactuando con los fotones por medio de transiciones de disociación, electrónicas o vibro-rotacionales.

2. Biofirmas de superficie

Una biofirma de superficie como se mencionó anteriormente son básicamente espectrales, que se dispersan o reflejan por un organismo vivo, ya sea por pigmentos, por su estructura física, o por los productos que generan al degradarse, sin embargo, no todas estas biofirmas pueden ser detectables desde la tierra.

Las biofirmas de superficie apuntan principalmente a la búsqueda de pigmentos fotosintéticos, biofirmas quirales y de polarización tales como los aminoácidos, azucares y ácidos nucleicos estos compuestos quirales son moléculas asimétricas cuyas imágenes especulares no se superponen unas con otras, el termino quiral es utilizado para describir moléculas que se relacionan como si habláramos de la mano derecha e izquierda y la fluorescencia y bioluminiscencia son fotones obtenidos de forma directa de un organismo vivo pueden también representar una biofirma de superficie.

3. Biofirmas temporales

Las biofirmas temporales son las firmas biológicas menos estudiadas en comparación a las otras, se podría decir que estas son modulaciones mensurables dependientes del tiempo que nos muestra la presencia de una biosfera que actúa sobre un entorno planetario.

La biofirma temporal más común seria el cambio de la concentración de dióxido de carbono en el hemisferio de la tierra como respuesta al constante cambio de la temperatura de la biosfera terrestre.

Habitabilidad planetaria y biofirmas

Sabemos que para confirmar la existencia de una firma biológica requerimos de una clasificación del entorno planetario, lo que nos lleva a tratar de buscar una longitud de onda mucho más amplia, es la razón por la cual es un desafío bastante complejo que requiere de evaluaciones muy exhaustivas del contexto planetario.

Por otra parte, sabemos que para evaluar una biofirma debemos considerar el tema de habitabilidad planetaria, esto nos ayudara a la identificación de firmas biológicas. La forma más sencilla de determinar si un planeta tiene potencial de habitabilidad es por medio de la detección directa de agua líquida, un planeta que presente agua líquida, temperatura y presión estable probablemente sea un planeta habitable y los marcadores de habitabilidad se relacionan directamente con las firmas biológicas.

Verosimilitud de una biofirma

Es importante evaluar la probabilidad de que una firma biológica encontrada nos indique que está involucrado un proceso biológico esto se debe a los falsos positivos, el hecho de haber encontrado alguna combinación de gases no necesariamente es un indicio definitivo de haber hallado vida.

Para evaluar la verosimilitud de una biofirma podemos emplear métodos tales como el desequilibrio químico, debido a que sabemos que en la atmosfera terrestre no existe un equilibrio es por ello que un desequilibrio químico es propuesto como una biofirma, otro método seria por estimación de biomasa, se desarrolló un modelo que se basa en cálculos termodinámicos para poder detectar gases biogenicos en la atmosfera vinculado a estimaciones de biomasas y finalmente el método de las aplicaciones de la teoría de redes a las biofirmas, donde se observa las interacciones entre los componentes atmosféricos.

Perspectivas futuras para la detección de biofirmas

Actualmente contamos con diversos instrumentos que utilizamos para la detección de firmas biológicas en planetas con condiciones habitables tales como los telescopios terrestres existentes se está planteando poder sondear atmosferas con espectroscopia de transmisión con imágenes de alto contraste y alta resolución planteando oportunidades hasta el año 2030, nos enfocamos en la caracterización de los planetas potencialmente habitables, la caracterización astrofísica que nos dan información de la masa y el radio de cada planeta para poder distinguir planetas rocosos, con una atmosfera delgada o gruesa y tal vez con agua, la caracterización química y climatológica por medio de espectroscopia de transmisión poder estudiar los gases, nubes, presión superficial, entre otras en los próximos años se prevé la utilización de observatorios espaciales ultravioletas, estos son algunos de los muchos ejemplos en consideración para el estudio de las biofirmas exoplanetarias que conforme pasa el tiempo estas formas de búsquedas irán mejorando.

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En conclusión, Una firma biológica es toda aquella sustancia o fenómeno que se originó a partir de un agente biológico, conforme pasaron los años con el fin de poder llegar más fácil a una posibilidad de hallar una estas biofirmas se categorizaron en tres para poder estudiarlas con mayor facilidad, biofirmas gaseosas, superficiales y temporales, midiendo la habitabilidad planetaria como potencial para poder identificar alguna posible firma biológica teniendo en cuenta la verisimilitud de esta para evitar caer en los falsos positivos.

En cuestión a perspectivas futuras hoy ya contamos con diversas técnicas que estudian la búsqueda de posibles biofirmas exoplanetarias, las mismas que conforme pasa el tiempo irán mejorando y mostrando mayor eficacia en lo que es la búsqueda e identificación de estas mismas.

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Referencias bibliográficas

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