El oxígeno no indicaría la presencia de vida en otros mundos

Investigadores de la Universidad de Gotemburgo, en Suecia, concluyen en una nueva investigación, publicada recientemente en la revista Science Advances, que el descubrimiento de oxígeno en un exoplaneta o en las lunas de los planetas del Sistema Solar no debería interpretarse necesariamente como una firma biológica: un proceso abiótico identificado por los investigadores podría ser la causa de su presencia.

De acuerdo a una nota de prensa, los científicos hallaron evidencias de que el dióxido de azufre doblemente ionizado desemboca en la formación de moléculas de oxígeno. De esta manera, dicho proceso no biológico podría ser una de las causas de la presencia de oxígeno en las atmósferas ricas en dióxido de azufre de algunas de las lunas de Júpiter, por ejemplo, o en exoplanetas similares a la Tierra, como Kepler-186f.

Múltiples vías para la formación de oxígeno

En la Tierra, la formación de oxígeno está directamente involucrada con el proceso biológico de la fotosíntesis, desarrollado inicialmente por las cianobacterias y multiplicado en su impacto en el denominado Gran Evento de Oxidación, hace unos dos mil millones de años. El oxígeno molecular (O2) es crucial para la vida en la Tierra y posiblemente también en otros mundos, pero los científicos saben que los procesos no biológicos o abióticos también contribuyen a la formación de oxígeno, especialmente en el espacio. 

En otros cuerpos celestes donde las bacterias terrestres no están presentes, la presencia de oxígeno puede explicarse por estos procesos abióticos. En estudios previos se ha hallado evidencia de oxígeno molecular producido a partir de CO2 (dióxido de carbono), cuando el mismo se expone a luz ultravioleta de alta energía. Los científicos también han comprobado que la luz ultravioleta cercana podría generar oxígeno en los exoplanetas, al interactuar con el agua y emplear dióxido de titanio como catalizador.

Ahora, el nuevo estudio liderado por Måns Wallner ha identificado otra posible vía abiótica para la formación de oxígeno, a partir de dióxido de azufre. Según explican los investigadores suecos, la molécula de dióxido de azufre se encuentra en la atmósfera de muchos cuerpos celestes y se pueden expulsar grandes cantidades a la atmósfera durante las erupciones volcánicas.

Átomos que cambian de lugar

Si la molécula de dióxido de azufre se expone a una radiación de energía suficientemente alta, como por ejemplo la proporcionada por la radiación del Sol, la misma puede ionizarse en un sistema de doble carga positiva. Con la doble ionización, dos de los electrones unidos en la molécula son expulsados y pueden provocar cambios en el ángulo entre los átomos. A través de un proceso llamado itinerancia, los átomos modifican su lugar y la molécula adquiere una forma completamente nueva.

Luego de la itinerancia, el átomo de azufre puede romperse y generar una molécula de oxígeno cargada positivamente, que posteriormente puede neutralizarse al recibir un electrón de otra molécula. Esta secuencia de eventos puede explicar cómo se formó el oxígeno en las atmósferas de varias de las lunas de Júpiter, como Io, Europa y Ganímedes, aunque la vida no esté presente en esos contextos. 

Al mismo tiempo, este hallazgo podría explicar cómo la Tierra tenía una pequeña cantidad de oxígeno en su atmósfera antes del Gran Evento de Oxidación: los procesos abióticos podrían haberlo producido. Hacia el futuro, este descubrimiento es crucial si tenemos en cuenta que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA estudiará las atmósferas de los exoplanetas con sus potentes instrumentos infrarrojos, revelando la composición química de las mismas. 

Referencia

Abiotic molecular oxygen production—Ionic pathway from sulfur dioxide. Måns Wallner et al. Science Advances (2022). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abq5411