Biofirma

Una biofirma (a veces llamada fósil químico o fósil molecular) es cualquier sustancia, como un elemento, isótopo, molécula o fenómeno. que proporciona evidencia científica de vida pasada o presente. Los atributos mensurables de la vida incluyen sus complejas estructuras físicas o químicas, su uso de energía libre y la producción de biomasa y desechos. Una firma biológica puede proporcionar evidencia de organismos vivos fuera de la Tierra y puede detectarse directa o indirectamente buscando sus subproductos únicos.

Tipos

En general, las firmas biológicas se pueden agrupar en diez categorías amplias:

1. Patrones isotópicos: evidencia o patrones Isotópicos que requieren procesos biológicos.
2. Química: Características químicas que requieren actividad biológica.
3. Materia orgánica: Orgánicos formados por procesos biológicos.
4. Minerales: Minerales o fases biomineral cuya composición y/o morfología indican actividad biológica (por ejemplo, biomagnetita).
5. Estructuras y texturas microscópicas: Cementos formados biológicamente, microtexturas, microfosils y películas.
6. Estructuras y texturas físicas macroscópicas: Estructuras que indican ecosistemas microbianos, biofilmos (por ejemplo, estromatolitos), o fósiles de organismos más grandes.
7. Variabilidad temporal: Variaciones en tiempo de gases atmosféricos, reflectividad o apariencia macroscópica que indican la presencia de la vida.
8. Características de la reflectancia superficial: Las características de reflectancia a gran escala debido a los pigmentos biológicos pueden ser detectadas remotamente.
9. Gases atmosféricos: Gases formados por procesos metabólicos y/o acuosos, que pueden estar presentes en escala planetaria.
10. Technosignatures: Firmas que indican una civilización tecnológicamente avanzada.

Viabilidad

Determinar si vale la pena investigar una posible biofirma es un proceso fundamentalmente complicado. Los científicos deben considerar todas y cada una de las explicaciones alternativas posibles antes de concluir que algo es una verdadera firma biológica. Esto incluye investigar los detalles minuciosos que hacen que otros planetas sean únicos y comprender cuándo hay una desviación de los procesos no biológicos esperados presentes en un planeta. En el caso de un planeta con vida, es posible que estas diferencias sean extremadamente pequeñas o no estén presentes en absoluto, lo que aumenta las dificultades para descubrir una firma biológica. Años de estudios científicos han culminado en tres criterios que una posible biofirma debe cumplir para ser considerada viable para futuras investigaciones: confiabilidad, supervivencia y detectabilidad.

Fiabilidad

Una biofirma debe poder dominar todos los demás procesos que puedan producir características físicas, espectrales y químicas similares. Al investigar una posible firma biológica, los científicos deben considerar cuidadosamente todos los demás orígenes posibles de la firma biológica en cuestión. Se sabe que muchas formas de vida imitan reacciones geoquímicas. Una de las teorías sobre el origen de la vida implica que las moléculas descubran cómo catalizar reacciones geoquímicas para explotar la energía que liberan. Estos son algunos de los metabolismos más antiguos conocidos (ver metanogénesis). En un caso como éste, los científicos podrían buscar un desequilibrio en el ciclo geoquímico, lo que indicaría que una reacción ocurre con mayor o menor frecuencia de lo que debería. Un desequilibrio como éste podría interpretarse como un indicio de vida.

Supervivencia

Una biofirma debe poder durar el tiempo suficiente para que una sonda, un telescopio o un ser humano puedan detectarla. Una consecuencia del uso de reacciones metabólicas por parte de un organismo biológico para obtener energía es la producción de desechos metabólicos. Además, la estructura de un organismo se puede conservar como fósil y sabemos que algunos fósiles de la Tierra tienen hasta 3.500 millones de años. Estos subproductos pueden constituir excelentes firmas biológicas, ya que proporcionan evidencia directa de vida. Sin embargo, para que sea una firma biológica viable, un subproducto debe permanecer intacto para que los científicos puedan descubrirlo.

Detectabilidad

Una biofirma debe ser detectable con la tecnología actual para que sea relevante en la investigación científica. Esto parece ser una afirmación obvia; sin embargo, hay muchos escenarios en los que la vida puede estar presente en un planeta pero permanecer indetectable debido a limitaciones causadas por el hombre.

Falsos positivos

Cada firma biológica posible está asociada con su propio conjunto de mecanismos únicos de falso positivo o procesos no biológicos que pueden imitar la característica detectable de una firma biológica. Un ejemplo importante es el uso de oxígeno como firma biológica. En la Tierra, la mayor parte de la vida se centra en el oxígeno. Es un subproducto de la fotosíntesis y posteriormente otras formas de vida lo utilizan para respirar. El oxígeno también es fácilmente detectable en los espectros, con múltiples bandas en un rango de longitud de onda relativamente amplio, por lo que constituye una muy buena firma biológica. Sin embargo, encontrar oxígeno por sí solo en la atmósfera de un planeta no es suficiente para confirmar una firma biológica debido a los mecanismos de falso positivo asociados con ella. Una posibilidad es que el oxígeno pueda acumularse abióticamente mediante fotólisis si hay un bajo inventario de gases no condensables o si se pierde mucha agua. Encontrar y distinguir una firma biológica de sus posibles mecanismos de falso positivo es una de las partes más complicadas de las pruebas de viabilidad porque depende del ingenio humano para romper una degeneración abiótico-biológica, si la naturaleza lo permite.

Falsos negativos

A diferencia de los falsos positivos, las biofirmas falsas negativas surgen en un escenario en el que puede haber vida en otro planeta, pero algunos procesos en ese planeta hacen que las biofirmas potenciales sean indetectables. Este es un problema en curso y un área de investigación en preparación para futuros telescopios que serán capaces de observar atmósferas exoplanetarias.

Limitaciones humanas

Hay muchas formas en que los humanos pueden limitar la viabilidad de una posible firma biológica. La resolución de un telescopio adquiere importancia a la hora de examinar ciertos mecanismos de falsos positivos, y muchos telescopios actuales no tienen la capacidad de observar con la resolución necesaria para investigar algunos de ellos. Además, las sondas y los telescopios cuentan con enormes colaboraciones de científicos con diversos intereses. Como resultado, las nuevas sondas y telescopios llevan una variedad de instrumentos que son un compromiso con las aportaciones únicas de cada uno. Para que un tipo diferente de científico detecte algo que no esté relacionado con las biofirmas, es posible que deba hacerse un sacrificio en la capacidad de un instrumento para buscar biofirmas.

Ejemplos

Geomicrobiología

Duración de la vida
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−4500 — – — – 4.000 - 4000 – — – −3500 – — – −3000 – – — – −2500 — – — – −2000 - – — – −1500 — – — – 1000−1000 – — – .500 - 500 – — – 0 -	Agua Vida única Fotosíntesis Eukaryotes Vida multicelular Plantas Artropods Molluscs Flores Dinosaurios Mamíferos Aves Primados Hadean Archean Proterozoico Phanerozoic	← Tierra formada ← Agua más temprana ← LUCA ← Los fósiles más antiguos ← meteoritos de LHB ← El oxígeno más temprano ← Pongola glaciation* ← Oxigeno atmosférico ← Glaciación huroniana* ← Reproducción sexual ← Vida multicelular más temprana ← El hongo más temprano ← Plantas más antiguas ← Animales más antiguos ← Edad de hielo criogénica* ← Ediacaran biota ← Explosión de Cambrian ← glaciación andina* ← Tetrapodos más tempranos ← Edad de hielo de Karoo* ← Los monos más antiguos / humanos ← Edad de hielo cuaternario*
(Hace millones de años) *Edades de hielo

El registro antiguo de la Tierra brinda la oportunidad de ver qué firmas geoquímicas produce la vida microbiana y cómo estas firmas se conservan a lo largo del tiempo geológico. Algunas disciplinas relacionadas, como la geoquímica, la geobiología y la geomicrobiología, a menudo utilizan firmas biológicas para determinar si hay o estuvieron presentes organismos vivos en una muestra. Estas posibles biofirmas incluyen: (a) microfósiles y estromatolitos; b) estructuras moleculares (biomarcadores) y composiciones isotópicas de carbono, nitrógeno e hidrógeno en la materia orgánica; (c) múltiples proporciones de isótopos de azufre y oxígeno de los minerales; y (d) relaciones de abundancia y composiciones isotópicas de metales sensibles al redox (por ejemplo, Fe, Mo, Cr y elementos de tierras raras).

Por ejemplo, los ácidos grasos concretos medidos en una muestra pueden indicar qué tipos de bacterias y arqueas viven en ese entorno. Otro ejemplo son los alcoholes grasos de cadena larga con más de 23 átomos que producen las bacterias planctónicas. Cuando se utiliza en este sentido, los geoquímicos suelen preferir el término biomarcador. Otro ejemplo es la presencia de lípidos de cadena lineal en forma de alcanos, alcoholes y ácidos grasos con 20 a 36 átomos de carbono en suelos o sedimentos. Los depósitos de turba son un indicio de que proceden de la cera epicuticular de las plantas superiores.

Los procesos vitales pueden producir una variedad de biofirmas, como ácidos nucleicos, lípidos, proteínas, aminoácidos, material similar al querógeno y diversas características morfológicas que son detectables en rocas y sedimentos. Los microbios a menudo interactúan con procesos geoquímicos, dejando características en el registro de la roca indicativas de biofirmas. Por ejemplo, los poros bacterianos del tamaño de un micrómetro en rocas carbonatadas se parecen a inclusiones bajo luz transmitida, pero tienen distintos tamaños, formas y patrones (arremolinados o dendríticos) y se distribuyen de manera diferente a las inclusiones fluidas comunes. Una biofirma potencial es un fenómeno que puede haber sido producido por la vida, pero para el cual también pueden ser posibles orígenes abióticos alternativos.

Morfología

Otra posible biofirma podría ser la morfología, ya que la forma y el tamaño de ciertos objetos pueden indicar potencialmente la presencia de vida pasada o presente. Por ejemplo, los cristales microscópicos de magnetita en el meteorito marciano ALH84001 son una de las posibles biofirmas de ese espécimen que más tiempo se ha debatido. El posible biomineral estudiado en el meteorito marciano ALH84001 incluye supuestos fósiles microbianos, pequeñas estructuras parecidas a rocas cuya forma era una posible biofirma porque se parecía a bacterias conocidas. La mayoría de los científicos finalmente llegaron a la conclusión de que eran demasiado pequeñas para ser células fosilizadas. Un consenso que ha surgido de estas discusiones, y que ahora se considera un requisito crítico, es la demanda de más líneas de evidencia además de cualquier dato morfológico que respalde afirmaciones tan extraordinarias. Actualmente, el consenso científico es que "la morfología por sí sola no puede utilizarse sin ambigüedades como herramienta para la detección de vida primitiva". La interpretación de la morfología es notoriamente subjetiva y su uso por sí solo ha dado lugar a numerosos errores de interpretación.

Química

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Ningún compuesto por sí solo demostrará que alguna vez existió vida. Más bien, serán patrones distintivos presentes en cualquier compuesto orgánico que muestre un proceso de selección. Por ejemplo, los lípidos de membrana que dejan las células degradadas estarán concentrados, tendrán un rango de tamaño limitado y comprenderán un número par de carbonos. De manera similar, la vida sólo utiliza aminoácidos zurdos. Sin embargo, las biofirmas no tienen por qué ser químicas y también pueden ser sugeridas por una biofirma magnética distintiva.

En Marte, los oxidantes de la superficie y la radiación ultravioleta habrán alterado o destruido moléculas orgánicas en la superficie o cerca de ella. Una cuestión que puede añadir ambigüedad a dicha búsqueda es el hecho de que, a lo largo de la historia marciana, indudablemente han llovido sobre la superficie marciana meteoritos condríticos abiogénicos ricos en materia orgánica. Al mismo tiempo, los oxidantes fuertes del suelo marciano, junto con la exposición a radiación ionizante, podrían alterar o destruir las firmas moleculares de meteoritos u organismos. Un enfoque alternativo sería buscar concentraciones de minerales cristalinos enterrados, como arcillas y evaporitas, que puedan proteger la materia orgánica de los efectos destructivos de la radiación ionizante y los oxidantes fuertes. La búsqueda de biofirmas marcianas se ha vuelto más prometedora debido al descubrimiento de que en Marte existían ambientes acuosos superficiales y cercanos a la superficie al mismo tiempo que la materia orgánica biológica se conservaba en antiguos sedimentos acuosos de la Tierra.

Las biosignaturas químicas incluyen cualquier conjunto de compuestos orgánicos complejos compuestos de carbono, hidrógeno y otros elementos o heteroatomos como oxígeno, nitrógeno y azufre, que se encuentran en aceites crudos, betún, roca de origen petrolífero y eventualmente muestran simplificación en la estructura molecular de las moléculas orgánicas madre encontradas en todos los organismos vivos. Son moléculas complejas basadas en el carbono derivadas de organismos anteriormente vivos. Cada biomarcador es bastante distintivo en comparación con sus contrapartes, ya que el tiempo necesario para la materia orgánica para convertir a crudo es característico. La mayoría de los biomarcadores también suelen tener alta masa molecular.

Algunos ejemplos de biomarcadores que se encuentran en el petróleo son pristano, triterpanos, esteranos, fitano y porfirina. Estos biomarcadores del petróleo se producen mediante síntesis química utilizando compuestos bioquímicos como componentes principales. Por ejemplo, los triterpenos se derivan de compuestos bioquímicos que se encuentran en las plantas angiospermas terrestres. La abundancia de biomarcadores del petróleo en pequeñas cantidades en su yacimiento o roca madre hace necesario el uso de enfoques sensibles y diferenciales para analizar la presencia de esos compuestos. Las técnicas típicamente utilizadas incluyen cromatografía de gases y espectrometría de masas.

Los biomarcadores de petróleo son muy importantes en la inspección de petróleo, ya que ayudan a indicar los territorios de depósito y determinar las propiedades geológicas de los petróleos. Por ejemplo, proporcionan más detalles sobre su madurez y el material original. Además de eso, también pueden ser buenos parámetros de edad, de ahí que técnicamente se les denomine “fósiles químicos”. La proporción de pristano a fitano (pr:ph) es el factor geoquímico que permite que los biomarcadores del petróleo sean indicadores exitosos de sus entornos de depósito.

Los geólogos y geoquímicos utilizan rastros de biomarcadores encontrados en los petróleos crudos y su roca madre relacionada para desentrañar el origen estratigráfico y los patrones de migración de los depósitos de petróleo actualmente existentes. La dispersión de las moléculas de biomarcadores también es bastante distintiva para cada tipo de aceite y su fuente; por lo tanto, muestran huellas dactilares únicas. Otro factor que hace que los biomarcadores del petróleo sean más preferibles que sus homólogos es que tienen una alta tolerancia a la intemperie y la corrosión ambientales. Estos biomarcadores son muy ventajosos y se utilizan a menudo en la detección de derrames de petróleo en las principales vías fluviales. Los mismos biomarcadores también se pueden utilizar para identificar la contaminación en aceites lubricantes. Sin embargo, se puede esperar que el análisis de biomarcadores de cortes de roca no tratados produzca resultados engañosos. Esto se debe a la posible contaminación y biodegradación por hidrocarburos en las muestras de rocas.

Atmosférico

Las propiedades atmosféricas de los exoplanetas son de particular importancia, ya que las atmósferas proporcionan los observables más probables para el futuro cercano, incluidos indicadores de habitabilidad y firmas biológicas. Durante miles de millones de años, los procesos de la vida en un planeta darían como resultado una mezcla de sustancias químicas diferente a cualquier cosa que pudiera formarse en un equilibrio químico ordinario. Por ejemplo, la vida en la Tierra genera grandes cantidades de oxígeno y pequeñas cantidades de metano.

El color de un exoplaneta (o espectro de reflectancia) también se puede utilizar como firma biológica debido al efecto de pigmentos que son exclusivamente de origen biológico, como los pigmentos de formas de vida fototróficas y fotosintéticas. Los científicos utilizan la Tierra como ejemplo de esto cuando se mira desde lejos (ver Punto Azul Pálido) como comparación con mundos observados fuera de nuestro sistema solar. La radiación ultravioleta sobre las formas de vida también podría inducir biofluorescencia en longitudes de onda visibles que podrían ser detectadas por la nueva generación de observatorios espaciales que se están desarrollando.

Algunos científicos han informado sobre métodos para detectar hidrógeno y metano en atmósferas extraterrestres. Los indicadores de habitabilidad y las biofirmas deben interpretarse dentro de un contexto planetario y ambiental. Por ejemplo, la presencia de oxígeno y metano juntos podría indicar el tipo de desequilibrio termoquímico extremo generado por la vida. Dos de las 14.000 biofirmas atmosféricas principales propuestas son el sulfuro de dimetilo y el clorometano (CH< br/>₃Cl). Una biofirma alternativa es la combinación de metano y dióxido de carbono.

Se está investigando la detección de fosfina en la atmósfera de Venus como posible biofirma.

Metano en Marte

La presencia de metano en la atmósfera de Marte es un área de investigación en curso y un tema muy polémico. Debido a su tendencia a ser destruido en la atmósfera por la fotoquímica, la presencia de un exceso de metano en un planeta puede indicar que debe haber una fuente activa. Dado que la vida es la fuente más importante de metano en la Tierra, observar un desequilibrio en la abundancia de metano en otro planeta podría ser una firma biológica viable.

Desde 2004, ha habido varias detecciones de metano en la atmósfera de Marte mediante una variedad de instrumentos a bordo de orbitadores y módulos de aterrizaje terrestres en la superficie marciana, así como telescopios terrestres. Estas misiones informaron valores entre un 'nivel de fondo' oscilando entre 0,24 y 0,65 partes por mil millones en volumen (p.p.b.v.) hasta 45 ± 10 ppbv.

Sin embargo, mediciones recientes utilizando los instrumentos ACS y NOMAD a bordo del Orbitador de gases traza ExoMars de la ESA-Roscosmos no han logrado detectar metano en un rango de latitudes y longitudes en ambos hemisferios marcianos. Estos instrumentos altamente sensibles pudieron establecer un límite superior para la abundancia general de metano en 0,05 p.p.b.v. Esta no detección es una contradicción importante con lo que se observó anteriormente con instrumentos menos sensibles y seguirá siendo un argumento fuerte en el debate en curso sobre la presencia de metano en la atmósfera marciana.

Además, los modelos fotoquímicos actuales no pueden explicar la presencia de metano en la atmósfera de Marte y sus rápidas variaciones en el espacio y el tiempo. Aún no se puede explicar ni su rápida aparición ni su desaparición. Para descartar un origen biogénico del metano, se necesitará una futura sonda o módulo de aterrizaje que albergue un espectrómetro de masas, ya que las proporciones isotópicas del carbono-12 al carbono-14 en el metano podrían distinguir entre un origen biogénico y no biogénico, de manera similar a el uso del estándar δ13C para reconocer el metano biogénico en la Tierra.

Desequilibrio atmosférico

Un desequilibrio en la abundancia de especies de gas en una atmósfera puede interpretarse como una firma biológica. La vida ha alterado enormemente la atmósfera de la Tierra de una manera que sería poco probable que se replicaran otros procesos. Por lo tanto, una desviación del equilibrio es evidencia de una firma biológica. Por ejemplo, la abundancia de metano en la atmósfera terrestre es órdenes de magnitud superior al valor de equilibrio debido al flujo constante de metano que emite la vida en la superficie. Dependiendo de la estrella anfitriona, un desequilibrio en la abundancia de metano en otro planeta puede indicar una firma biológica.

Firmas biológicas agnósticas

Debido a que la única forma de vida conocida es la de la Tierra, la búsqueda de firmas biológicas está fuertemente influenciada por los productos que produce la vida en la Tierra. Sin embargo, la vida que es diferente a la vida en la Tierra aún puede producir biofirmas que son detectables por los humanos, aunque no se sepa nada sobre su biología específica. Esta forma de firma biológica se denomina "firma biológica agnóstica" porque es independiente de la forma de vida que lo produce. Existe un amplio consenso en que toda forma de vida, sin importar cuán diferente sea de la vida en la Tierra, necesita una fuente de energía para prosperar. Esto debe implicar algún tipo de desequilibrio químico, que pueda aprovecharse para el metabolismo. Los procesos geológicos son independientes de la vida, y si los científicos pueden limitar la geología lo suficientemente bien en otro planeta, entonces sabrán cuál debería ser el equilibrio geológico particular para ese planeta. Una desviación del equilibrio geológico puede interpretarse como un desequilibrio atmosférico y una biofirma agnóstica.

Antibiofirmas

De la misma manera que detectar una biofirma sería un descubrimiento importante sobre un planeta, encontrar evidencia de que la vida no está presente también puede ser un descubrimiento importante sobre un planeta. La vida depende de los desequilibrios redox para metabolizar los recursos disponibles en energía. La evidencia de que nada en el mundo se está aprovechando del "almuerzo gratis" disponibles debido a un desequilibrio redox observado se denominan antibiofirmas.

Atmósfera marciana

La atmósfera marciana contiene grandes cantidades de CO y H₂ producidos fotoquímicamente, que son moléculas reductoras. Marte' Por lo demás, la atmósfera es principalmente oxidante, lo que conduce a una fuente de energía sin explotar que la vida podría explotar si utilizara un metabolismo compatible con una o ambas de estas moléculas reductoras. Como estas moléculas se pueden observar, los científicos las utilizan como evidencia de una antibiofirma. Los científicos han utilizado este concepto como argumento contra la vida en Marte.

Una biofirma genética generalizable: la teoría polielectrolítica del gen

Artículo principal: La teoría del polielectrolito del gen

Una posible biofirma agnóstica interesante surge de la teoría del polielectrolito del gen. Esta idea publicada por Steven A. Benner y Daniel Hutter en 2002 propone que para que un biopolímero genético lineal disuelto en agua, como el ADN, experimente una evolución darwiniana en cualquier parte del universo, debe ser un polielectrolito, un polímero que contenga cargas iónicas repetidas. Benner y otros han propuesto métodos para concentrar y analizar estos biopolímeros genéticos polielectrolíticos en Marte, Encelado y Europa.

Misiones dentro del Sistema Solar

La exploración astrobiológica se basa en la premisa de que las biofirmas encontradas en el espacio serán reconocibles como vida extraterrestre. La utilidad de una biofirma está determinada no sólo por la probabilidad de que la vida la cree, sino también por la improbabilidad de que procesos no biológicos (abióticos) la produzcan. Concluir que se ha descubierto evidencia de una forma de vida extraterrestre (pasada o presente) requiere demostrar que una posible biofirma fue producida por las actividades o restos de vida. Como ocurre con la mayoría de los descubrimientos científicos, el descubrimiento de una firma biológica requerirá que se acumulen pruebas hasta que no exista otra explicación.

Posibles ejemplos de una firma biológica incluyen moléculas o estructuras orgánicas complejas cuya formación es prácticamente inalcanzable en ausencia de vida:

1. Morfologías celulares y extracelulares
2. Biomoleculas en rocas
3. Estructuras moleculares bioorgánicas
4. Chirality
5. Minerales biogénicos
6. Patrones de isótopo biogénico en minerales y compuestos orgánicos
7. Gases atmosféricos
8. Pigmentos fotosintéticos

Las misiones vikingas a Marte

Las misiones Viking a Marte en la década de 1970 llevaron a cabo los primeros experimentos diseñados explícitamente para buscar firmas biológicas en otro planeta. Cada uno de los dos módulos de aterrizaje Viking llevó a cabo tres experimentos de detección de vida que buscaban signos de metabolismo; sin embargo, los resultados fueron declarados no concluyentes.

Laboratorio Científico de Marte

El rover Curiosity de la misión Mars Science Laboratory, con su rover Curiosity, está evaluando actualmente la posible habitabilidad pasada y presente del entorno marciano y está intentando detectar biofirmas en la superficie de Marte. Teniendo en cuenta el paquete de carga útil del instrumento MSL, las siguientes clases de biofirmas se encuentran dentro de la ventana de detección de MSL: morfologías de organismos (células, fósiles corporales, moldes), biotejidos (incluidas alfombras microbianas), moléculas orgánicas de diagnóstico, firmas isotópicas, evidencia de biomineralización y bioalteración. patrones espaciales en química y gases biogénicos. El rover Curiosity apunta a afloramientos para maximizar la probabilidad de detectar rocas 'fosilizadas'. Materia orgánica conservada en depósitos sedimentarios.

Orbitador ExoMarte

El ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) 2016 es un orbitador de telecomunicaciones de Marte y una misión analizadora de gases atmosféricos. Entregó el módulo de aterrizaje Schiaparelli EDM y luego comenzó a instalarse en su órbita científica para mapear las fuentes de metano en Marte y otros gases y, al hacerlo, ayudará a seleccionar el lugar de aterrizaje para el rover Rosalind Franklin que se lanzará en 2022. El objetivo principal de la misión del rover Rosalind Franklin es la búsqueda de biofirmas en la superficie y el subsuelo mediante el uso de un taladro capaz de recolectar muestras hasta una profundidad de 2 metros (6,6 pies), lejos de la radiación destructiva. que baña la superficie.

Rover Marte 2020

El rover Mars 2020, que se lanzó en 2020, tiene como objetivo investigar un entorno antiguo astrobiológicamente relevante en Marte, investigar sus procesos geológicos superficiales y su historia, incluida la evaluación de su habitabilidad pasada, la posibilidad de vida pasada en Marte y potencial para la preservación de biofirmas dentro de materiales geológicos accesibles. Además, almacenará en caché las muestras más interesantes para un posible transporte futuro a la Tierra.

Titán Libélula

Se propone lanzar el concepto de módulo de aterrizaje/avión Dragonfly de la NASA en 2025 y buscaría evidencia de biofirmas en la superficie y atmósfera ricas en materia orgánica de Titán, además de estudiar su posible efecto prebiótico. sopa primordial. Titán es la luna más grande de Saturno y se cree ampliamente que tiene un gran océano subterráneo compuesto de salmuera salada. Además, los científicos creen que Titán puede tener las condiciones necesarias para promover la química prebiótica, lo que lo convierte en un candidato ideal para el descubrimiento de firmas biológicas.

Europa Clipper

La sonda Europa Clipper de la NASA está diseñada como una misión de sobrevuelo a la luna galileana más pequeña de Júpiter, Europa. Esta sonda, cuyo lanzamiento está previsto para 2024, investigará el potencial de habitabilidad de Europa. Europa es uno de los mejores candidatos para el descubrimiento de biofirmas en el Sistema Solar debido al consenso científico de que conserva un océano subterráneo, con dos o tres veces el volumen de agua de la Tierra. La evidencia de este océano subterráneo incluye:

• Voyager 1 (1979): Las primeras fotos de cerca de Europa son tomadas. Los científicos proponen que un océano submarino podría causar las marcas tectónicas en la superficie.
• Galileo (1997): El magnetómetro a bordo de esta sonda detectó un cambio sutil en el campo magnético cerca de Europa. Esto se interpretó posteriormente como una perturbación en el campo magnético esperado debido a la inducción actual en una capa conductora en Europa. La composición de esta capa conductora es consistente con un océano subsuelo salado.
• Telescopio Espacial Hubble (2012): Se tomó una imagen de Europa que mostraba evidencia de una ciruela de vapor de agua que salía de la superficie.

La sonda Europa Clipper llevará instrumentos para ayudar a confirmar la existencia y composición de un océano subterráneo y una gruesa capa de hielo. Además, mapeará la superficie para estudiar características que puedan indicar actividad tectónica debida a un océano subterráneo.

Encelado

Aunque no hay planes establecidos para buscar firmas biológicas en Encelado, la sexta luna más grande de Saturno, las perspectivas de descubrimiento de firmas biológicas allí son lo suficientemente interesantes como para justificar varios conceptos de misión que podrían financiarse en el futuro. Al igual que Europa, la luna de Júpiter, hay mucha evidencia de que también existe un océano subterráneo en Encelado. Las columnas de vapor de agua fueron observadas por primera vez en 2005 por la misión Cassini y luego se determinó que contenían sal y compuestos orgánicos. En 2014, se presentaron más pruebas utilizando mediciones gravimétricas en Encelado para concluir que, de hecho, hay una gran reserva de agua debajo de una superficie helada. Los conceptos de diseño de la misión incluyen:

• Enceladus Life Finder (ELF)
• Enceladus Life Signatures and Habitability
• Enceladus Organic Analyzer
• Enceladus Explorer (En-Ex)
• Explorador de Enceladus y Titan (E²T)
• Viaje a Enceladus y Titan (JET)
• Life Investigation For Enceladus (LIFE)
• Probando la Habitabilidad del Océano de Enceladus (THEO)

Todas estas misiones conceptuales tienen objetivos científicos similares: evaluar la habitabilidad de Encelado y buscar biofirmas, en línea con el mapa estratégico para explorar el mundo oceánico de Encelado.

Buscando fuera del Sistema Solar

A 4,2 años luz (1,3 pársecs, 40 billones de kilómetros o 25 billones de millas) de la Tierra, el exoplaneta potencialmente habitable más cercano es Próxima Centauri b, descubierto en 2016. Esto significa que tardaría más de 18.100 años llegar allí si una nave pudiera viajar constantemente tan rápido como la nave espacial Juno (250.000 kilómetros por hora o 150.000 millas por hora). Actualmente no es factible enviar humanos o incluso sondas para buscar biofirmas fuera del Sistema Solar. La única forma de buscar biofirmas fuera del Sistema Solar es observando exoplanetas con telescopios.

No se han detectado biosignaturas plausibles o confirmadas fuera del Sistema Solar. A pesar de ello, es un campo de investigación de rápido crecimiento debido a las perspectivas de la próxima generación de telescopios. El telescopio espacial James Webb, lanzado en diciembre de 2021, será un próximo paso prometedor en la búsqueda de biosignaturas. Aunque su rango de longitud de onda y resolución no serán compatibles con algunas de las bandas de gas de biosignatura atmosférica más importantes como el oxígeno, todavía será capaz de detectar alguna evidencia para mecanismos positivos falsos de oxígeno.

La nueva generación de telescopios terrestres de 30 metros (Telescopio de Treinta Metros y Telescopio Extremadamente Grande) tendrá la capacidad de tomar espectros de alta resolución de atmósferas de exoplanetas en una variedad de longitudes de onda. Estos telescopios serán capaces de distinguir algunos de los mecanismos de falsos positivos más difíciles, como la acumulación abiótica de oxígeno mediante fotólisis. Además, su gran área de recolección permitirá una alta resolución angular, lo que hará más factibles los estudios de imágenes directas.