Extraterrestres: l’odissea de la cerca de vida fora de la Terra

La pregunta, com totes les grans preguntes que es poden fer, és senzilla: estem sols a l’Univers? Donar-hi resposta, però, ja és una altra cosa. Des de fa dècades científics de tot el món treballen en aquesta gran pregunta i, gràcies a l’acceleració tecnològica que ha experimentat l’astronomia en els últims anys, han avançat des del que inicialment eren respostes de caire especulatiu fins a la capacitat actual de detectar emplaçaments potencialment habitables fora de la Terra.

Cal dir, però, que la referència de vida que s’utilitza en la cerca d’aquests emplaçaments és l’única vida que coneixem, la terrestre. Partint d’aquesta referència, doncs, el primer que cal fer per buscar vida extraterrestre és cercar ambients que reuneixin les condicions adequades. Aquests hàbitats s’associen a planetes rocosos com la Terra o Mart -on d’aquí poques setmanes la NASA enviarà un nou rover per, entre altres coses, buscar-hi rastres passats de vida-, ja que planetes fets de gas com Júpiter o Saturn es descarten, i que estiguin a una distància de la seva estrella -ni massa prop ni massa lluny- que permeti la presència d’aigua líquida, que és un dels ingredients fonamentals per a l’existència de vida tal com la coneixem.

Per trobar i conèixer aquests planetes, l’ideal seria apuntar telescopis al cel fins a detectar-ne un, captar imatges per analitzar la llum que emet i així esbrinar-ne la composició química, que pot donar pistes sobre la presència de vida. El problema és que aquests planetes són massa lluny i els telescopis actuals no els poden detectar directament. Com es descobreixen, doncs? “Els astrònoms estem tan acostumats a no tocar les coses i a interpretar-les a partir de la llum que ens n’arriba, que encara que no els puguem veure directament diem que podem observar aquests exoplanetes”, diu Carme Jordi, catedràtica d’astronomia de la Universitat de Barcelona i membre de l’Institut de Ciències del Cosmos de la mateixa universitat.

Buscar una agulla planetària en un paller d’estrelles

Aquesta manera d’observar a què es refereix Jordi és indirecta, esclar: consisteix en detectar planetes a través dels efectes que provoquen en l’estrella al voltant de la qual orbiten. I això s’assembla força a buscar una agulla en un paller. Només a la nostra galàxia, la Via Làctia, hi ha vora 100.000 milions d’estrelles i el que fan els astrònoms és observar estrelles fins que hi veuen alguna alteració que pugui ser provocada per un planeta. Una de les alteracions més utilitzades és la reducció de la llum que arriba de l’estrella quan el planeta hi passa pel davant. En el cas de planetes que al llarg de la seva òrbita no se situen mai entre l’estrella i la Terra, es pot veure que, com a conseqüència de l’atracció gravitatòria, el planeta indueix un moviment subtil en l’estrella. “Es tracta de tècniques complementàries perquè permeten obtenir informació diferent sobre el planeta”, explica Ignasi Ribas, director de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya i expert en exoplanetes. Efectivament, quan un planeta passa per davant de la seva estrella, la llum que ens n’arriba es redueix en funció de la mida del planeta: planetes grans provoquen reduccions de llum més significatives. Per tant, aquesta tècnica permet esbrinar la mida dels planetes extrasolars. Per altra banda, els moviments que els planetes indueixen en l’estrella depenen de la seva massa: planetes massius provoquen moviments més amplis. Amb aquesta segona tècnica, doncs, es pot conèixer la massa d’aquests planetes. La combinació de les dues mesures permet calcular la densitat del planeta, que és el paràmetre que determina si està fet de gas o de roques. A partir d’aquesta informació, de la distància a l’estrella i de les seves característiques, es pot classificar el planeta com a potencialment habitable o no. Ho serà si és rocós i es troba a una distància de l’estrella que permet l’existència d’aigua líquida.

Fins ara s’han descobert 4.281 exoplanetes. N’hi ha que són poc més grans que la Lluna, amb masses d’una cinquantena part de la massa de la Terra, i n’hi ha de gegants que són 30 vegades més massius que Júpiter. El més proper és Proxima b, que orbita l’estrella més propera al Sol, Proxima Centauri, a 4,2 anys llum d’aquí. De tots aquests planetes, només 21 es poden considerar potencialment habitables. “No és que aquests planetes siguin rars, sinó que costen molt de trobar”, matisa Ribas. De fet, els científics calculen que la proporció de planetes habitables és del 30% respecte al nombre d’estrelles. Com que a la Via Làctia hi ha, pel cap baix, uns 100.000 milions d’estrelles, segons aquesta estimació hi hauria d’haver vora 30.000 milions de planetes potencialment habitables només a la nostra galàxia. Si es té en compte que a tot l’Univers hi ha aproximadament uns 100.000 milions de galàxies amb un nombre equivalent d’estrelles i planetes, al nombre de planetes potencialment habitables d’una galàxia se li han d’afegir onze zeros per estimar els de tot l’Univers.

A l’espera de la tecnologia

Per determinar quins d’aquests planetes potencialment habitables són realment habitables, caldria detectar-hi aigua líquida. I només hi ha una manera d’aconseguir-ho: s’ha d’analitzar l’atmosfera del planeta i trobar-hi vapor d’aigua. El problema és que si ja és difícil detectar un exoplaneta, encara ho és més analitzar-ne amb detall l’atmosfera. Els astrònoms, però, experts en mesures indirectes, s’han empescat una manera de fer-ho. Quan un planeta se situa entre la seva estrella i la Terra, part de la llum de l’estrella que arriba als telescopis terrestres ho fa després de travessar l’atmosfera del planeta. La interacció amb els components de l’atmosfera fa que aquesta llum quedi modificada. A partir de la comparació d’aquesta llum alterada amb la llum de l’estrella que no ha circulat a través de l’atmosfera es poden inferir els components que formen la capa gasosa que envolta el planeta.

El problema d’aquestes mesures és que, en el cas dels planetes rocosos, la quantitat de llum que travessa l’atmosfera és molt petita comparada amb la quantitat total de llum de l’estrella i és molt difícil de mesurar. Tal com indica Ignasi Ribas, “tenim la tècnica per fer aquestes mesures però encara no tenim la tecnologia”. Com a conseqüència d’aquesta limitació, de moment, aquest tipus de mesures només s’han aplicat amb èxit en planetes una mica més petits que Neptú, d’una massa d’unes 15 vegades la de la Terra.

“Al llarg dels pròxims deu anys hi haurà instruments que permetran estudiar a grans trets les atmosferes d’aquests planetes”, explica Ribas. Un d’aquests instruments és el telescopi espacial James Webb, que la NASA té previst posar en òrbita el 2021. Per la seva banda, la missió ARIEL de l’Agència Espacial Europea (ESA) té previst llançar un telescopi espacial per analitzar atmosferes d’exoplanetes el 2028. A més, el telescopi europeu extremadament gran (ELT), que el consorci d’observació astronòmica European Southern Observatory (ESO) està construint a Xile i que començarà a funcionar el 2025, també podrà fer aquest tipus d’observacions a partir de tècniques diferents.

Malauradament, però, “és poc probable que aquests aparells puguin caracteritzar amb detall les atmosferes d’exoplanetes”, diu Ribas. Per això diverses agències ja treballen en una segona generació de missions que siguin capaces d’obtenir imatges directes d’exoplanetes, cosa que hauria de permetre determinar per quins components està formada la seva atmosfera. No es preveu, però, que aquestes missions es posin en marxa abans de la dècada del 2040.

Mirar a la Terra per buscar àliens

Un cop s’obtingui informació de les atmosferes planetàries, tant de les missions d’aquesta dècada com de les posteriors, s’haurà de fer servir per valorar la possibilitat de vida extraterrestre. Però, ¿com es pot deduir la presència de vida només a partir dels gasos que hi ha en una atmosfera? En aquest punt, l’aproximació que fan els científics es basa, de nou, en la vida tal com la coneixem. Tot i que la vida a la Terra és molt diversa, té uns patrons generals de funcionament que donen lloc a un intercanvi de gasos que acaba afavorint uns components atmosfèrics determinats. La recerca en aquest camp és molt activa i encara no hi ha resultats ferms i definitius, però el que busquen els científics és concretar quines combinacions de gasos atmosfèrics es poden explicar només amb la presència de vida. Per ara, es conjectura que en aquestes combinacions hi hauria d’haver oxigen, metà i òxid de nitrogen, tot i que les proporcions de cada component i la presència d’altres gasos són encara motiu de debat i de recerca.

A més de determinar la composició de l’atmosfera, aquestes missions haurien de proporcionar informació sobre les condicions de temperatura i pressió a la superfície dels exoplanetes. En aquest punt és on entra en joc el coneixement procedent de l’àmbit de la biologia i l’ecologia, cosa que demostra que la cerca de vida extraterrestre és una àrea de recerca veritablement multidisciplinària. Els biòlegs que treballen en aquest camp estudien els ambients extrems de la Terra per veure quines formes de vida hi proliferen. La trucada d’aquest diari enxampa l’investigador Andrea Butturini acabat de tornar d’unes llacunes que hi ha a la zona fronterera entre Lleida i Saragossa. Es tracta d’un sistema de llacunes que forma part de la conca de l’Ebre i que s’assenta sobre terres de guixos molt salats, cosa que fa que la concentració de sal en aquestes basses pugui multiplicar fins a vint vegades la salabror del mar. Tot i que a l’estiu estan seques i no són més que una crosta de sal, “s’hi troben bacteris, algues i petits invertebrats”, explica l’investigador de la Universitat de Barcelona. L’objectiu d’examinar aquests ecosistemes extrems és establir analogies amb ambients d’altres planetes per poder imaginar quines formes de vida hi podria haver.

“Clàssicament es pensava que la vida es donava en unes condicions molt estretes, però gràcies als estudis dels últims vint anys s’ha vist que és més tenaç”, explica Jordi Urmeneta, microbiòleg de la Universitat de Barcelona. S’ha trobat vida prop de volcans submarins amb temperatures de més de 100 ºC i acideses que superen les de l’àcid clorhídric comercial, conegut popularment com a salfumant. També se n’ha trobat a 11.000 metres de fondària, on la pressió és més de 1.000 vegades la pressió a la superfície terrestre; a dins del gel a menys de 20º C sota zero, i fins i tot en llacs sòdics on l’aigua està a més de 25º C i té propietats semblants a les de l’amoníac o el lleixiu. En aquests ambients tan extrems, hi viuen sobretot microorganismes, la majoria dels quals són bacteris. “La vida microbiana té una plasticitat metabòlica que fa que sigui la més adaptable”, explica Urmeneta.

Buscar vida al costat de casa

La cerca de vida fora de la Terra no només consisteix en explorar exoplanetes, sinó també en investigar quins candidats a albergar vida hi ha al Sistema Solar. I en aquests moments hi ha quatre candidats que destaquen per sobre de la resta: Mart, Europa i Ganimedes (tots dos satèl·lits de Júpiter) i Encèlad (un dels satèl·lits de Saturn). Com que les troballes dels últims anys indiquen que en algun moment del passat a Mart hi va haver aigua líquida, un dels objectius de les missions que visitaran el Planeta Vermell en els pròxims anys serà excavar-ne la superfície a la recerca de les restes d’una possible i antiga forma de vida marciana. D’altra banda, Europa, Ganimedes i Encèlad estan recoberts per una capa de desenes de quilòmetres de gel, però els científics pensen que sota el gel hi pot haver aigua líquida. Aquesta aigua podria estar a temperatures de més de 100ºC i estaria sotmesa a una gran pressió i a una foscor absoluta, unes condicions que recorden les de les profunditats abissals, on s’ha descobert vida bacteriana. Un altre ambient terrestre anàleg al d’aquests satèl·lits és el del llac Vostok, situat sota tres quilòmetres i mig de gel antàrtic. Una missió russa perfora des de fa anys el gel que recobreix el llac i fins i tot ha aconseguit agafar mostres d’aigua per buscar-hi alguna forma de vida. Els resultats de la missió, però, encara no han estat validats per la comunitat científica internacional. De tota manera, si la perforació de tres quilòmetres i mig de gel per arribar a l’aigua del llac Vostok ha durat anys, la possibilitat de foradar desenes de quilòmetres de gel des de la superfície d’un satèl·lit de Júpiter o Saturn és del tot remota. En els últims anys, però, s’ha descobert un fenomen que aporta un bri d’esperança per als astrobiòlegs: els guèisers a la superfície d’Europa i d’Encèlad. Aquests afloraments d’aigua líquida i de vapor que s’eleven centenars de quilòmetres sobre la superfície glaçada dels satèl·lits són, de moment, l’única manera d’obtenir alguna informació sobre l’interior d’aquests cossos. L’Agència Espacial Europea (ESA) té previst enlairar el 2022 la missió JUICE, una nau que arribarà el 2029 a Júpiter i explorarà els satèl·lits Ganimedes, Europa i Cal·listo. Tot i que un dels objectius de JUICE és determinar les característiques dels oceans líquids que hi pot haver sota el gel de la superfície dels satèl·lits, no tindrà prou capacitat per explorar la composició dels guèisers a la recerca de vida. Per a això caldrà esperar futures missions de la NASA, que, tot i que no ho té previst, és l’agència que avui dia té la capacitat de fer-ho.

Més enllà dels paral·lelismes entre aquests mons glaçats i les profunditats de llacs i oceans, hi ha altres ambients extrems a la Terra, completament diferents, i que també són font d’inspiració per als astrobiòlegs. És el cas dels llacs bituminosos, afloraments naturals de petroli líquid que arriben a formar pantans i, en alguns casos, veritables llacs. El llac Pitch, a Trinitat i Tobago, conté deu milions de tones de petroli, i el llac Bermúdez, a Veneçuela, ocupa 445 hectàrees. En aquests llacs també s’hi han trobat microorganismes que s’han adaptat a unes condicions diferents a les de la vida basada en l’aigua. “Es pot establir una analogia entre l’ambient d’aquests llacs i el de Tità, un dels satèl·lits de Saturn”, diu Andrea Butturini. “Ara bé, cal anar amb molt de compte amb aquestes analogies perquè no totes les condicions són semblants i, a més, en aquests llacs bituminosos hi pot arribar vida del bosc del costat”.

Entre els candidats del Sistema Solar i les desenes de milers de milions de planetes potencialment habitables que hi ha només a la nostra galàxia, sembla que hi ha molts números perquè toqui la rifa de la vida. “A la Terra, la vida va aparèixer molt aviat, o sigui que potser no és un fenomen tan complicat”, diu Urmeneta, que s’inclina per pensar que és més agosarat sostenir que no hi ha vida fora de la Terra que defensar que n’hi hagi. A parer d’Ignasi Ribas, “des d’un punt de vista estrictament científic, no podem dir res perquè no en tenim dades”. “Podem utilitzar principis filosòfics -continua- i dir que no podem ser els únics perquè això ens faria especials”. Segons Ribas, la variable clau per dirimir la qüestió és el valor de la probabilitat que sorgeixi la vida en un ambient on s’hi donen les condicions. I aquesta dada no es coneix. Per moltes desenes de milers de milions de planetes amb condicions adequades que hi hagi, si aquesta probabilitat és extremament petita, no es podria descartar que estiguéssim sols. De tota manera, “jo espero un Univers que bulli de vida”, diu Ribas esperançat. “Em dedico a això perquè vull demostrar la mediocritat de la Terra i els éssers humans”, conclou.