Evaluación de la Posibilidad de Vida en K2-18b: Análisis de las Detecciones de DMS y DMDS

I. Introducción: K2-18b y la Búsqueda de Biomarcadores

A. Visión General del Exoplaneta K2-18b

El exoplaneta K2-18b ha emergido como un objeto de intenso interés científico en la búsqueda de vida más allá de nuestro Sistema Solar. Descubierto inicialmente en 2015 utilizando el método de tránsito por la misión K2 de la NASA ¹, K2-18b orbita una estrella enana roja fría, K2-18, situada a aproximadamente 120-124 años luz de la Tierra en la constelación de Leo.² Este planeta se clasifica como un «sub-Neptuno», una categoría de planetas con tamaños intermedios entre la Tierra y Neptuno que no tiene análogos directos en nuestro propio sistema planetario.⁶ K2-18b posee una masa estimada en aproximadamente 8.6 veces la de la Tierra (M⊕​) y un radio de alrededor de 2.6 veces el terrestre (R⊕​).² Su densidad resultante es significativamente menor que la de la Tierra, aproximadamente la mitad ¹, lo que sugiere una composición que difiere de un mundo puramente rocoso y apunta hacia la presencia de una envoltura volátil sustancial. Crucialmente, K2-18b reside dentro de la zona habitable de su estrella, la región orbital donde las temperaturas podrían permitir la existencia de agua líquida en la superficie planetaria, un ingrediente considerado esencial para la vida tal como la conocemos.²

B. La Importancia de la Búsqueda de Biomarcadores

La búsqueda de vida extraterrestre es una de las empresas científicas más profundas. Un enfoque clave en esta búsqueda es la identificación de biomarcadores, que son signos detectables remotamente que indican la presencia de actividad biológica.⁴ Estos pueden ser gases atmosféricos, características superficiales u otras señales cuya existencia es difícil de explicar mediante procesos puramente abióticos (no biológicos). El descubrimiento de biomarcadores convincentes en un exoplaneta tendría implicaciones transformadoras para nuestra comprensión del lugar de la vida en el universo.⁵ Observatorios avanzados como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) están revolucionando esta búsqueda al proporcionar capacidades sin precedentes para analizar las atmósferas de los exoplanetas, permitiendo a los científicos buscar la composición química que podría delatar la presencia de vida.¹

C. JWST y la Investigación de K2-18b

El Telescopio Espacial James Webb (JWST), una colaboración entre la NASA, la ESA y la CSA, ha dirigido su poderosa mirada hacia K2-18b.¹ Utilizando la técnica de espectroscopía de transmisión, que analiza la luz estelar filtrada a través de la atmósfera del planeta durante un tránsito, los astrónomos han comenzado a descifrar la composición atmosférica de K2-18b.¹ Las observaciones iniciales revelaron la presencia de moléculas portadoras de carbono, específicamente metano (CH4​) y dióxido de carbono (CO2​).¹ Más intrigante aún, estas observaciones iniciales, y especialmente los estudios de seguimiento, han sugerido la posible presencia de sulfuro de dimetilo (DMS, fórmula química (CH3​)2​S) y/o disulfuro de dimetilo (DMDS, fórmula química CH3​S2​CH3​), moléculas que en la Tierra están fuertemente asociadas con la actividad biológica.³

D. Objetivo y Estructura del Informe

El objetivo de este informe es realizar una evaluación exhaustiva y crítica de la evidencia actual concerniente a la posibilidad de vida en K2-18b, centrándose específicamente en las implicaciones de las detecciones reportadas de DMS y/o DMDS. Se examinarán las interpretaciones biológicas de estos hallazgos, se explorarán rigurosamente las posibles alternativas abióticas que podrían generar estas moléculas en el entorno específico de K2-18b, y se reconocerán explícitamente las incertidumbres significativas y el debate científico en curso. El informe se estructurará para proporcionar primero un contexto sobre la naturaleza potencial de K2-18b, luego detallará las observaciones atmosféricas del JWST, evaluará el DMS/DMDS como biomarcadores, discutirá las incertidumbres y la cautela científica, explorará las fuentes abióticas potenciales y, finalmente, sintetizará la evidencia y delineará los pasos futuros necesarios en la investigación.

E. Contextualización Clave: El Desafío de los Sub-Neptunos

Es fundamental reconocer desde el principio que la clasificación de K2-18b como un «sub-Neptuno» introduce una capa inherente de complejidad e incertidumbre en la interpretación de sus datos atmosféricos.⁶ Como se mencionó, no existen planetas de este tipo en nuestro Sistema Solar.⁶ Esta falta de análogos locales significa que nuestra comprensión de su formación, evolución, química atmosférica y potencial de habitabilidad se basa en gran medida en modelos teóricos, como la hipótesis del mundo «Hycean» (discutida más adelante). Estos modelos son relativamente nuevos y aún no han sido probados exhaustivamente en una amplia gama de tales planetas. En consecuencia, cualquier interpretación de los datos atmosféricos de K2-18b, especialmente la de posibles biomarcadores como DMS/DMDS, conlleva un mayor grado de dependencia del modelo y de incertidumbre fundamental en comparación con planetas que tienen contrapartes más cercanas en nuestro propio Sistema Solar, como los planetas terrestres o los gigantes gaseosos. Esta falta de un marco comparativo robusto exige una cautela particular al evaluar afirmaciones extraordinarias basadas en las observaciones de estos mundos enigmáticos.

II. La Naturaleza de K2-18b: ¿Un Mundo Oceánico Habitable?

A. Características Físicas y Órbita

Reiterando sus parámetros físicos clave, K2-18b tiene una masa de 8.6M⊕​ y un radio de 2.6R⊕​.¹ Como se señaló, su densidad es solo la mitad de la de la Tierra ¹, lo que implica que no puede ser un cuerpo puramente rocoso a escala; debe poseer una envoltura significativa de materiales más ligeros, como agua o gases. Su órbita se encuentra dentro de la zona habitable de su estrella enana fría K2-18 ², una región donde la irradiancia estelar incidente podría, en principio, permitir que las temperaturas superficiales mantengan agua en estado líquido.⁴ Sin embargo, la pertenencia a la zona habitable es una condición necesaria pero no suficiente para la habitabilidad real.

B. La Hipótesis Hycean

Una de las interpretaciones más discutidas sobre la naturaleza de K2-18b es la hipótesis del mundo «Hycean» (un acrónimo de «hidrógeno» y «océano»).¹ Esta hipótesis, propuesta en 2021, describe una clase de exoplanetas que podrían poseer vastos océanos de agua líquida en su superficie, cubiertos por atmósferas ricas en hidrógeno (H2​).³ K2-18b es considerado un candidato principal para esta clase de mundo.¹ La evidencia que respalda esta idea proviene principalmente de las observaciones atmosféricas iniciales del JWST. La detección de cantidades significativas de metano (CH4​) y dióxido de carbono (CO2​), junto con una notable escasez o ausencia de amoníaco (NH3​) en la atmósfera superior sondeada por el telescopio, es consistente con las predicciones teóricas para la química de una atmósfera rica en hidrógeno en contacto con un océano de agua líquida.¹ En tal escenario, se espera que el amoníaco sea soluble en agua y, por lo tanto, se secuestre en el océano, mientras que el metano y el dióxido de carbono pueden mantenerse en la atmósfera. Algunos astrónomos consideran que los mundos Hycean son entornos particularmente prometedores para la búsqueda de vida, ya que combinan la presencia de agua líquida con una atmósfera detectable.²

C. Interpretaciones Alternativas y Desafíos

A pesar del atractivo de la hipótesis Hycean, existen interpretaciones alternativas y desafíos significativos. Algunos investigadores proponen que K2-18b podría ser, en cambio, un «mini-Neptuno» rico en gas, similar a una versión más pequeña de Neptuno en nuestro Sistema Solar, que carecería de una superficie sólida o líquida definida y, por lo tanto, no sería habitable en el sentido convencional.¹² Otro modelo alternativo sugiere que K2-18b podría poseer un océano de magma, una superficie de roca fundida, cubierta por una atmósfera densa y caliente de hidrógeno.²³ Este escenario también sería inhóspito para la vida tal como la conocemos.

Además, se han planteado varias preocupaciones sobre la viabilidad del escenario Hycean. Un estudio sugirió que K2-18b podría no reflejar suficiente luz estelar (es decir, tener un albedo bajo) para evitar que sus océanos potenciales hiervan debido a la radiación de su estrella.²³ Otros modelos indican que un planeta de este tipo podría ser susceptible a un efecto invernadero desbocado, lo que llevaría a temperaturas superficiales extremadamente altas, incompatibles con el agua líquida.¹² También se ha señalado que los datos actuales del JWST no muestran evidencia clara de nubes en la atmósfera superior ²³, aunque algunos modelos de mundos oceánicos podrían requerirlas para mantener temperaturas superficiales moderadas. Finalmente, aunque se encuentra en la zona habitable, la proximidad de K2-18b a su estrella enana roja significa que está expuesto a una cantidad considerable de radiación de alta energía (como UV y rayos X), lo que podría representar un desafío para la supervivencia de cualquier forma de vida superficial.²³

D. Implicaciones para la Habitabilidad

Las diferentes interpretaciones de la naturaleza de K2-18b tienen profundas implicaciones para su potencial habitabilidad. Un mundo Hycean, con un océano global de agua líquida y una atmósfera adecuada, podría, en teoría, albergar vida.² Por el contrario, un mini-Neptuno sin superficie o un mundo con un océano de magma serían entornos extremadamente inhóspitos.¹² Es importante destacar que incluso si K2-18b es un mundo Hycean, su gran tamaño (radio 2.6R⊕​) implica que su interior probablemente contenga un manto sustancial de hielo a alta presión, similar a Neptuno, en lugar de un interior rocoso similar al de la Tierra.⁶ La presencia de agua líquida superficial dependería de un delicado equilibrio de factores atmosféricos y geológicos. Por lo tanto, la ubicación en la zona habitable por sí sola no garantiza la habitabilidad.⁶

E. Contexto Crítico: Naturaleza Planetaria e Interpretación Atmosférica

El debate en curso sobre la naturaleza fundamental de K2-18b – si es un mundo Hycean, un mini-Neptuno o un planeta con océano de magma – no es una mera cuestión académica; es un factor contextual crítico que influye directamente en la interpretación de cualquier gas detectado en su atmósfera, incluido el DMS y el DMDS.¹² Los procesos químicos que podrían producir o destruir estas moléculas variarían drásticamente entre estos escenarios planetarios. Por ejemplo, la eficiencia de las reacciones fotoquímicas impulsadas por la luz estelar ²¹, la posibilidad de desgasificación volcánica de precursores de azufre, las tasas de destrucción de gases y la estabilidad general de moléculas como el DMS dependerían fuertemente de la temperatura, la presión y la composición química general de la atmósfera y la superficie. Un mecanismo de producción abiótica que podría ser plausible en un mundo Hycean relativamente frío podría ser completamente inviable en un mundo con océano de magma caliente, y viceversa. Por lo tanto, una evaluación rigurosa de la posibilidad de fuentes abióticas para DMS/DMDS (discutida en la Sección VI) requiere considerar estos diferentes entornos planetarios potenciales. Resolver la naturaleza básica del planeta es, en esencia, un prerrequisito para interpretar con confianza la señal de DMS/DMDS y evaluar su significado como posible biomarcador.

III. La Mirada del JWST: Desvelando la Atmósfera de K2-18b

A. Espectroscopía de Tránsito Explicada

La técnica principal utilizada para estudiar la atmósfera de K2-18b es la espectroscopía de transmisión.¹ Este método aprovecha la geometría orbital del planeta, que lo hace pasar (transitar) por delante de su estrella anfitriona desde nuestra perspectiva. Durante un tránsito, una pequeña fracción de la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta antes de llegar a nuestros telescopios.² Las moléculas presentes en la atmósfera absorben la luz estelar en longitudes de onda específicas, dejando una «huella dactilar» característica en el espectro de la luz recibida.¹ Al analizar qué longitudes de onda de la luz faltan o están atenuadas, los astrónomos pueden inferir la presencia y, en cierta medida, la abundancia de diferentes gases en la atmósfera del exoplaneta. Para las observaciones de K2-18b, se han utilizado varios instrumentos a bordo del JWST: el Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) y el Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) para cubrir el rango del infrarrojo cercano (aproximadamente 0.8-5 μm) ², y el Mid-InfraRed Instrument (MIRI) con su Low Resolution Spectrometer (LRS) para el infrarrojo medio (aproximadamente 6-12 μm).⁴

B. Hallazgos Iniciales: CH4​, CO2​ y la Ausencia de NH3​

Las primeras observaciones detalladas de la atmósfera de K2-18b con el JWST, publicadas en 2023 y utilizando los instrumentos NIRISS y NIRSpec, arrojaron resultados significativos.² Confirmaron la presencia abundante de moléculas portadoras de carbono, específicamente metano (CH4​) y dióxido de carbono (CO2​).¹ Igualmente notable fue la aparente falta o escasez de amoníaco (NH3​) en las capas atmosféricas superiores sondeadas.¹ Como se mencionó anteriormente, esta composición química particular – abundante CH4​ y CO2​, pero poco NH3​ – se consideró un fuerte apoyo a la hipótesis de que K2-18b podría ser un mundo Hycean, donde un océano de agua interactúa con una atmósfera rica en hidrógeno.¹

C. La Señal Tentativa de DMS

Además de las detecciones robustas de CH4​ y CO2​, los datos iniciales de 2023 también mostraron lo que se describió como un «indicio» o una «posible detección» de sulfuro de dimetilo (DMS).¹ Sin embargo, esta señal inicial de DMS era muy débil, con una significancia estadística baja, reportada como inferior a 2$\sigma$ (sigma, una medida de desviación estándar).⁴ Esto significa que había una probabilidad relativamente alta (superior al 5%) de que la señal pudiera ser simplemente ruido aleatorio en los datos o un artefacto instrumental.⁴ Naturalmente, esta detección tentativa fue recibida con considerable escepticismo por parte de la comunidad científica debido a su debilidad.¹ De hecho, un reanálisis posterior de esos mismos datos iniciales por otro grupo de investigación no encontró evidencia de una señal estadísticamente significativa de DMS.²³

D. Evidencia Reforzada desde MIRI: DMS y/o DMDS

Para abordar las incertidumbres que rodeaban la detección inicial de DMS, el equipo de investigación original, liderado por Nikku Madhusudhan de la Universidad de Cambridge, realizó observaciones de seguimiento de K2-18b utilizando un instrumento diferente del JWST, el MIRI LRS, que opera en el rango del infrarrojo medio.⁴ Los resultados de estas nuevas observaciones, publicados en 2025, proporcionaron lo que se describió como una nueva línea de evidencia independiente para la presencia de DMS y/o una molécula químicamente relacionada, el disulfuro de dimetilo (DMDS).⁴ Estas nuevas mediciones, realizadas en un rango de longitud de onda diferente (~6-12 μm) sin solapamiento con las observaciones anteriores ³, mostraron características espectrales que, según el análisis del equipo, se explican mejor por la presencia de DMS, DMDS o una combinación de ambos.¹⁷ La significancia estadística reportada para la detección de al menos una de estas dos moléculas en los datos de MIRI fue de aproximadamente 3$\sigma$.⁴ Si bien esto representa una mejora significativa con respecto a la señal inicial (<2$\sigma$), todavía está por debajo del umbral de 5$\sigma$ que a menudo se considera el «estándar de oro» para una detección definitiva en física y astronomía.⁴ Es importante destacar que las características espectrales de DMS y DMDS se solapan considerablemente en el rango de longitud de onda observado por MIRI, lo que dificulta distinguir inequívocamente entre las dos moléculas (o determinar sus abundancias relativas si ambas están presentes) basándose únicamente en los datos actuales.¹⁴

E. Abundancia Inferida

Quizás uno de los aspectos más sorprendentes de los hallazgos de MIRI es la abundancia extremadamente alta inferida para DMS y/o DMDS en la atmósfera de K2-18b. El análisis sugiere concentraciones superiores a 10 partes por millón por volumen (ppmv) para al menos una de estas moléculas.³ Esto contrasta dramáticamente con la atmósfera terrestre, donde las concentraciones de DMS suelen estar por debajo de una parte por billón por volumen (ppbv), es decir, miles de veces más bajas.³ Si bien algunos trabajos teóricos anteriores habían predicho que niveles elevados de gases basados en azufre como DMS y DMDS podrían ser posibles en los mundos Hycean ¹⁴, una concentración tan alta plantea preguntas significativas sobre los mecanismos de producción y pérdida necesarios para mantenerla.¹⁹ ¿Podrían procesos biológicos o abióticos generar y sostener de manera realista tales cantidades en la atmósfera de K2-18b?

F. Fortalecimiento Observacional vs. Ambigüedad Molecular

La progresión desde una señal tentativa de DMS (<2$\sigma$) en el infrarrojo cercano (NIRISS/NIRSpec) a una señal más fuerte (~3$\sigma$) consistente con DMS/DMDS en el infrarrojo medio (MIRI), utilizando un instrumento y un rango de longitud de onda completamente diferentes ⁴, representa un paso importante. Reduce significativamente la probabilidad de que la señal sea simplemente un artefacto específico del conjunto de datos o instrumento inicial.³ Por lo tanto, fortalece el argumento observacional de que algo que absorbe en esas longitudes de onda específicas está presente en la atmósfera de K2-18b. Sin embargo, la incapacidad actual para distinguir claramente entre DMS y DMDS ¹⁴ introduce una ambigüedad crucial. Aunque ambas moléculas se consideran biomarcadores potenciales ¹⁴, sus propiedades químicas no son idénticas. Por ejemplo, podrían tener diferentes estabilidades frente a la fotólisis UV o distintas vías de formación y destrucción, tanto biológicas como abióticas. En consecuencia, aunque la detección de una señal relacionada con el azufre orgánico parece más robusta después de las observaciones de MIRI, la identidad precisa de la(s) molécula(s) responsable(s) sigue siendo incierta, un detalle fundamental para evaluar su potencial como biomarcador y explorar fuentes alternativas.

IV. DMS y DMDS: Biomarcadores Terrestres

A. Orígenes Biológicos en la Tierra

En nuestro planeta, el sulfuro de dimetilo (DMS) es conocido casi exclusivamente como un producto de la actividad biológica.² La fuente principal y más estudiada es la descomposición enzimática de un compuesto llamado dimetilsulfoniopropionato (DMSP, C5​H10​O2​S), que es producido en grandes cantidades por ciertos tipos de microbios marinos, en particular el fitoplancton como los cocolitóforos.⁵ Cuando estas algas mueren o son consumidas, el DMSP se libera y es descompuesto por bacterias marinas (y a veces por las propias algas) en DMS y otros compuestos.²⁶ Otras fuentes biológicas de DMS incluyen ciertas plantas terrestres ¹⁷, la transformación bacteriana de dimetilsulfóxido (DMSO, (CH3​)2​SO) en ambientes anóxicos ²⁰, y el metabolismo bacteriano del metanotiol (CH3​SH).²⁰ El disulfuro de dimetilo (DMDS) también está asociado con procesos biológicos en la Tierra, a menudo encontrado junto con el DMS como producto de la descomposición microbiana o vegetal.⁵

B. Papel en el Medio Ambiente Terrestre

El DMS es el compuesto biológico de azufre más abundante emitido a la atmósfera terrestre.²⁰ Es en gran parte responsable del característico «olor a mar» asociado con las brisas marinas y los aerosoles oceánicos.⁴ Más allá de su olor, el DMS juega un papel potencialmente importante en el sistema climático de la Tierra. Una vez en la atmósfera, se oxida rápidamente para formar varios compuestos de azufre, incluyendo dióxido de azufre (SO2​), ácido sulfúrico (H2​SO4​) y ácido metanosulfónico.²⁰ Las partículas de sulfato resultantes pueden actuar como núcleos de condensación de nubes (CCN), influyendo en la formación, el albedo y la vida útil de las nubes.²⁰ La hipótesis CLAW (nombrada por sus proponentes Charlson, Lovelock, Andreae y Warren) sugiere que este proceso podría formar parte de un bucle de retroalimentación climática global, donde el fitoplancton regula el clima a través de la producción de DMS.²⁰

C. Por qué DMS/DMDS son Considerados Biomarcadores Potenciales

La razón por la que DMS y DMDS han estado en la «lista de los más buscados» de los astrobiólogos durante años ¹⁷ se deriva directamente de su origen en la Tierra. Su producción está abrumadoramente dominada por la biología, y hasta hace poco, no se conocían vías naturales significativas de producción abiótica en nuestro planeta.⁴ Esta fuerte asociación con la vida, combinada con su volatilidad (lo que les permite acumularse en una atmósfera), los convirtió en candidatos atractivos para biomarcadores: gases cuya presencia en la atmósfera de un exoplaneta sería difícil de explicar sin invocar la actividad biológica, al menos basándose en nuestra comprensión terrestre.¹⁷

D. Implicaciones de la Confirmación en K2-18b

Si la detección de DMS y/o DMDS en K2-18b se confirmara más allá de toda duda razonable, y si se pudieran descartar de forma convincente las posibles fuentes abióticas, las implicaciones serían profundas. Se consideraría, posiblemente, la evidencia más sólida hasta la fecha de la existencia de vida extraterrestre.³ Este descubrimiento se alinearía perfectamente con la hipótesis del mundo Hycean, sugiriendo que los vastos océanos postulados para K2-18b podrían, de hecho, estar repletos de vida microbiana que libera estos gases a la atmósfera.³ Sería un momento decisivo en la historia de la ciencia y nuestra comprensión del cosmos.

E. La Paradoja de la Abundancia Extrema

Sin embargo, la elevadísima abundancia inferida de DMS/DMDS en K2-18b (>10 ppmv), en comparación con los niveles terrestres (<1 ppbv) ³, presenta una complicación significativa para la interpretación directa como biomarcador. Esta discrepancia actúa como una espada de doble filo. Por un lado, como señalaron los investigadores, algunos modelos teóricos de mundos Hycean habían predicho la posibilidad de niveles elevados de gases de azufre ¹⁴, por lo que la observación podría encajar dentro de ese marco teórico específico si la biología estuviera operando a una escala masiva. Por otro lado, una concentración tan extraordinariamente alta está tan alejada de nuestra experiencia terrestre que inevitablemente plantea preguntas.¹⁹ ¿Podría la vida, incluso en un océano global, producir de manera realista y sostenible tanto DMS/DMDS? ¿Persistiría esta molécula en una atmósfera rica en hidrógeno, potencialmente sujeta a una intensa radiación UV de la estrella enana roja?²³ ¿O acaso esta abundancia extrema hace que las explicaciones abióticas sean relativamente más plausibles? Quizás bajo las condiciones químicas exóticas de K2-18b (una atmósfera reductora, a diferencia de la atmósfera oxidante de la Tierra), las vías abióticas que son insignificantes en la Tierra podrían volverse mucho más eficientes. Esta enorme diferencia de concentración obliga a reevaluar críticamente tanto las posibilidades biológicas como las abióticas bajo las condiciones específicas e inciertas que se hipotetizan para K2-18b, en lugar de simplemente extrapolar las condiciones y procesos terrestres.

V. Escrutinio de la Señal: Incertidumbres y Cautela Científica

A. Significancia Estadística

Un punto central de discusión es la significancia estadística de la detección de DMS/DMDS reportada con los datos de MIRI, que se sitúa en torno a 3$\sigma$.⁴ Si bien un nivel de 3$\sigma$ sugiere que la señal es probablemente real (con una probabilidad de aproximadamente 0.3% de que ocurra por casualidad bajo los supuestos del modelo ⁴), tradicionalmente no alcanza el umbral de 5$\sigma$ (aproximadamente una probabilidad de 1 en 3.5 millones de ocurrencia por azar) que a menudo se exige en física de partículas y astronomía para declarar un «descubrimiento» definitivo.⁴ Una significancia de 3$\sigma$ indica que la evidencia es sugestiva pero no concluyente. Además, la significancia estadística calculada se basa en la suposición de que el modelo utilizado es correcto y que el ruido en los datos sigue una distribución conocida. Siempre existe la posibilidad de errores sistemáticos desconocidos en el instrumento o en el análisis de datos que podrían imitar una señal real.²⁵

B. Necesidad de Verificación Independiente

Dada la naturaleza extraordinaria de la afirmación potencial (evidencia de vida extraterrestre) y la significancia estadística no abrumadora, la verificación independiente es absolutamente crucial.¹ El proceso científico se basa en la reproducibilidad.¹ Esto implica que otros equipos de investigación deben analizar de forma independiente los mismos datos del JWST utilizando sus propios métodos y modelos para ver si llegan a la misma conclusión. Idealmente, se necesitarían nuevas observaciones de K2-18b, quizás con tiempos de exposición más largos o utilizando diferentes modos de observación o incluso futuros telescopios, para confirmar la presencia y abundancia de DMS/DMDS de manera más robusta.

C. Potenciales Falsos Positivos

Existen varias razones por las que la señal observada podría ser un «falso positivo» para DMS/DMDS, incluso si la característica espectral es real:

• Ruido o Errores Sistemáticos: A pesar de la significancia de 3$\sigma$, la posibilidad de que la señal sea una fluctuación de ruido no identificada o un artefacto instrumental sutil no puede descartarse por completo.¹⁹
• Dependencia del Modelo: La interpretación de los espectros de transmisión se basa en ajustar modelos atmosféricos a los datos. La conclusión de que DMS/DMDS es la mejor explicación depende de las moléculas que se incluyen en el modelo de ajuste. Es posible que otra molécula, quizás una que no se consideró en el análisis original o cuyas propiedades espectrales no se conocen bien en las condiciones de K2-18b, pueda explicar la característica observada igualmente bien o incluso mejor.²³
• Falta de Evidencia Corroborante: Algunos escépticos han señalado la ausencia (hasta ahora) de otras moléculas que podrían esperarse si DMS/DMDS estuvieran presentes en abundancia. Por ejemplo, se podría predecir que la fotólisis UV del DMS/DMDS en una atmósfera rica en hidrógeno produciría etano (C2​H6​). La no detección de etano u otros subproductos esperados podría poner en duda la interpretación del DMS/DMDS.²³

D. Escepticismo y Cautela de la Comunidad

La respuesta de la comunidad científica en general a los informes sobre DMS/DMDS en K2-18b ha sido de gran interés, pero también de considerable escepticismo y cautela.¹ Muchos científicos elogian la capacidad del JWST para realizar mediciones tan sensibles, pero advierten contra sacar conclusiones precipitadas. La Dra. Sara Seager, una destacada científica planetaria del MIT, comentó que «el entusiasmo está superando a la evidencia».⁴ Es notable que la NASA, que emitió un comunicado de prensa sobre los hallazgos iniciales de CH4​ y CO2​ en K2-18b, no hizo lo mismo para el estudio de seguimiento de MIRI sobre DMS/DMDS ⁴, lo que podría interpretarse como una señal de cautela institucional. Es importante destacar que los propios investigadores principales del estudio han enfatizado repetidamente la necesidad de más datos y han instado a la precaución, reconociendo que se necesita mucho más trabajo antes de poder hacer afirmaciones definitivas sobre la vida.³

E. El Riesgo de Sobreinterpretación

La búsqueda de vida extraterrestre es inherentemente desafiante y emocionalmente cargada. Existe una tentación natural de sobreinterpretar señales débiles o ambiguas, especialmente cuando los resultados potenciales son tan profundos.⁴ Los científicos son conscientes de este sesgo potencial y de la necesidad de mantener un rigor extremo. De hecho, se espera que en la búsqueda de biomarcadores se produzcan «falsas alarmas».³ K2-18b puede ser uno de esos casos, o puede ser el comienzo de un descubrimiento genuino; solo más datos y análisis rigurosos lo dirán.

F. El Proceso Científico en Acción

La reacción cautelosa y escéptica de la comunidad científica no debe verse como un rechazo de los hallazgos, sino como el proceso científico funcionando correctamente ante una afirmación extraordinaria.¹ La ciencia avanza a través del escrutinio, la revisión por pares, el cuestionamiento de supuestos y la demanda de evidencia sólida y reproducible.¹ La alta carga de la prueba requerida para confirmar una detección de vida extraterrestre refleja la importancia de asegurarse de que la conclusión sea correcta. Este proceso iterativo de observación, análisis, debate y verificación ¹, aunque a veces lento, está diseñado para minimizar errores y construir gradualmente la confianza en las conclusiones científicas, especialmente en aquellas con implicaciones tan significativas como la detección de vida más allá de la Tierra.

VI. ¿Vida No Requerida? Explorando Fuentes Abióticas de DMS/DMDS

A. La Cuestión Crucial de la Producción Abiótica

Incluso si la detección espectral atribuida a DMS y/o DMDS en K2-18b resulta ser completamente robusta y confirmada por observaciones futuras, su interpretación como un biomarcador definitivo depende críticamente de la capacidad de descartar cualquier vía de formación no biológica (abiótica) plausible en el entorno específico de ese planeta.⁵ Si existen mecanismos químicos o geológicos que puedan producir estas moléculas en cantidades significativas sin la intervención de la vida, entonces su mera presencia no puede tomarse como prueba de biología.

B. Evidencia de Cometas

Una pieza clave de evidencia que desafía la noción de que el DMS es exclusivamente biogénico proviene del estudio de los cometas. La misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea (ESA) detectó firmas consistentes con DMS en la coma (la atmósfera temporal) del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.¹⁶ Los cometas se consideran reliquias heladas que preservan material relativamente prístino y químicamente complejo de las primeras etapas de formación del Sistema Solar, mucho antes del origen de la vida en la Tierra.¹⁶ El análisis detallado de los datos de Rosetta, que comparó los patrones de fragmentación observados con los de DMS y su isómero estructural etanotiol (C2​H5​SH), concluyó que el DMS era significativamente más compatible con las observaciones.¹⁶ Este hallazgo proporciona la primera evidencia directa de una vía sintética abiótica para el DMS en un cuerpo extraterrestre, formado a partir de la química prebiótica en el disco protoplanetario o en la nube molecular parental.¹⁶

C. Evidencia del Medio Interestelar (ISM)

Reforzando aún más la idea de la producción abiótica de DMS, astrónomos informaron recientemente de la primera detección de esta molécula en el medio interestelar (ISM), el vasto espacio lleno de gas y polvo entre las estrellas.²⁹ Específicamente, se detectó DMS en la densa nube molecular G+0.693-0.027, ubicada cerca del centro de nuestra galaxia. La abundancia fraccional derivada de DMS en relación con el hidrógeno molecular (H2​) fue de aproximadamente 1.9×10−10, y su abundancia relativa al metanol (CH3​OH) fue notablemente similar a la encontrada en el cometa 67P.²⁹ Este descubrimiento en el ISM, un entorno claramente abiótico y precursor de la formación de estrellas y planetas, proporciona lo que los autores describen como «evidencia observacional concluyente» de la producción abiótica eficiente de DMS en el espacio.²⁹ Estos hallazgos han llevado explícitamente a cuestionar la fiabilidad del DMS como un biomarcador inequívoco en la ciencia de los exoplanetas.²³

D. Experimentos Fotoquímicos de Laboratorio

Paralelamente a las observaciones astronómicas, los experimentos de laboratorio han demostrado la viabilidad de la producción abiótica de DMS y otras moléculas orgánicas de azufre en condiciones que podrían simular entornos planetarios primitivos o exoplanetarios. Ya en 1975, se demostró experimentalmente que las descargas eléctricas (simulando rayos) en una mezcla gaseosa de sulfuro de hidrógeno (H2​S) y metano (CH4​) podían formar DMS.¹⁶ Estudios más recientes han utilizado la fotólisis UV (la ruptura de moléculas por luz ultravioleta) en mezclas de gases que contienen H2​S, CH4​, N2​ (nitrógeno molecular) y, a veces, CO2​, análogas a atmósferas planetarias reductoras o débilmente reductoras.²¹ Estos experimentos han demostrado la producción abiótica no solo de DMS, sino también de OCS (sulfuro de carbonilo), CS2​ (disulfuro de carbono), CH3​SH (metanotiol), C2​H5​SH (etanotiol) y CH3​CH2​SCH3​ (etil metil sulfuro).²¹ Es importante destacar que, dependiendo de las condiciones iniciales (como las concentraciones relativas de los gases precursores), se estimó que el DMS podría producirse en estos experimentos con fracciones molares superiores a 0.1 ppmv.²¹ Si bien las condiciones de laboratorio no replican perfectamente un entorno exoplanetario complejo, estos resultados demuestran que las vías fotoquímicas abióticas pueden generar DMS y compuestos relacionados, potencialmente en concentraciones relevantes para la interpretación de los hallazgos de K2-18b.

E. Potenciales Procesos Geológicos/Atmosféricos en K2-18b

Considerando las posibles naturalezas de K2-18b, se pueden hipotetizar varias vías abióticas específicas:

• Vulcanismo y Química Atmosférica: Si K2-18b tiene actividad geológica, las erupciones volcánicas podrían liberar gases ricos en azufre, como H2​S o SO2​, a la atmósfera.²¹ En una atmósfera rica en hidrógeno y metano, irradiada por la luz UV de la estrella, estos compuestos de azufre podrían reaccionar fotoquímicamente para formar DMS, DMDS y otros organoazufrados, como se sugiere en los experimentos de laboratorio.²¹
• Química del Océano de Magma: Si K2-18b resulta ser un mundo con océano de magma en lugar de un mundo Hycean ¹², las altas temperaturas y las interacciones químicas entre la roca fundida y la atmósfera de hidrógeno podrían facilitar reacciones termoquímicas que produzcan DMS o sus precursores. La química en tales condiciones extremas es poco conocida.
• Química en un Océano Hycean: Incluso en el escenario Hycean, podrían existir vías abióticas. Las interacciones agua-roca en el fondo del océano (similares a las fuentes hidrotermales en la Tierra, pero potencialmente bajo condiciones químicas diferentes) o procesos fotoquímicos en la interfaz océano-atmósfera podrían contribuir a la producción abiótica de DMS, aunque generalmente se considera que la biología domina en los océanos terrestres.

F. Evaluación de la Plausibilidad Abiótica

La pregunta clave es si alguno de estos procesos abióticos conocidos o hipotéticos podría producir DMS y/o DMDS de manera realista en K2-18b a las concentraciones extremadamente altas inferidas (>10 ppmv). Actualmente, la respuesta es incierta. Nuestra comprensión de la química del azufre en atmósferas exoplanetarias ricas en hidrógeno, especialmente alrededor de estrellas enanas rojas activas, es todavía limitada.⁵ Si bien las detecciones en cometas y el ISM demuestran que el DMS abiótico existe en el universo, las abundancias relativas observadas en esos entornos no parecen alcanzar los niveles de ppmv sugeridos para K2-18b, aunque las comparaciones directas son difíciles debido a las enormes diferencias en las condiciones físicas y químicas. Los experimentos de laboratorio ²¹ muestran que es posible alcanzar niveles de ~0.1 ppmv o más bajo condiciones específicas, pero extrapolar estos resultados a la escala de un planeta completo requiere modelos atmosféricos complejos que aún están en desarrollo. Se necesita urgentemente más investigación teórica y experimental para determinar si las vías abióticas pueden explicar de manera plausible la señal observada en K2-18b.⁵

G. Tabla 1: Comparación de Mecanismos de Producción de DMS/DMDS

La siguiente tabla resume y compara las vías de producción biológicas y abióticas conocidas o hipotéticas para DMS y DMDS, evaluando su relevancia potencial para K2-18b.

Nota: ppmv = partes por millón por volumen; ppbv = partes por billón por volumen.

H. Cambio Fundamental en la Perspectiva del Biomarcador

Las recientes y sólidas detecciones de DMS producido abióticamente en el cometa 67P/C-G ¹⁶ y en el medio interestelar ²⁹ representan un cambio fundamental en cómo debemos considerar al DMS en contextos extraterrestres. La suposición, largamente mantenida y basada en la biología terrestre, de que el DMS es un indicador casi exclusivo de vida ² ya no es sostenible. Estos descubrimientos proporcionan contraejemplos concretos y demuestran que la naturaleza tiene formas de fabricar esta molécula sin necesidad de biología. Esto no significa que el DMS detectado en K2-18b no pueda ser de origen biológico, pero sí significa que la carga de la prueba se ha invertido. Ya no basta con detectar DMS; ahora es imperativo investigar activamente, modelar y, si es posible, descartar todas las vías de producción abiótica plausibles que podrían operar en el entorno específico del exoplaneta en cuestión.⁵ El descubrimiento de DMS abiótico no refuta la posibilidad de vida en K2-18b, pero complica significativamente la interpretación de la señal y eleva considerablemente el estándar de evidencia requerido para hacer una afirmación tan trascendental como la detección de vida extraterrestre.

VII. Sintetizando la Evidencia y Trazando el Camino a Seguir

A. Balanceando los Argumentos

La situación actual con respecto a K2-18b y la posible presencia de DMS/DMDS es compleja y presenta argumentos en tensión. A favor de una interpretación biológica potencial se encuentran:

• La fuerte asociación de DMS y DMDS con la vida en la Tierra.¹⁷
• La consistencia de la composición atmosférica general (CH4​, CO2​, no NH3​) con la hipótesis de un mundo Hycean potencialmente habitable.²
• El fortalecimiento de la señal espectral atribuida a DMS/DMDS con las observaciones independientes de MIRI.¹⁴

Sin embargo, existen argumentos igualmente fuertes para la cautela y el escepticismo:

• La significancia estadística de la detección (~3$\sigma$) está por debajo del umbral tradicionalmente aceptado para un descubrimiento.⁴
• Persiste un debate fundamental sobre la verdadera naturaleza de K2-18b (¿Hycean, mini-Neptuno, océano de magma?), lo que afecta drásticamente la interpretación.¹²
• La abundancia inferida de DMS/DMDS (>10 ppmv) es extraordinariamente alta en comparación con la Tierra, lo que plantea interrogantes sobre su producción y estabilidad.⁵
• Se han confirmado rutas de producción abiótica para el DMS en entornos extraterrestres (cometas, ISM) y en experimentos de laboratorio.¹⁶
• La incapacidad actual para distinguir claramente entre DMS y DMDS añade ambigüedad.¹⁸

B. Estado Actual del Conocimiento

Considerando el balance de la evidencia, la conclusión más prudente en este momento es que, si bien la detección potencial de DMS y/o DMDS en la atmósfera de K2-18b es un resultado altamente intrigante y representa un logro observacional notable para el JWST ¹⁴, es actualmente insuficiente para afirmar el descubrimiento de vida extraterrestre.³ La evidencia sigue siendo ambigua y requiere una investigación adicional sustancial para resolver las incertidumbres clave.

C. Preguntas Clave sin Respuesta

Para avanzar en nuestra comprensión, es necesario abordar varias preguntas críticas:

1. ¿Es la señal espectral atribuida a DMS/DMDS en los datos de NIRSpec y MIRI real, robusta y reproducible por análisis independientes?
2. ¿Se puede distinguir espectralmente de forma inequívoca entre DMS y DMDS con futuras observaciones o análisis más sofisticados?
3. ¿Cuál es la verdadera naturaleza física y geológica de K2-18b? ¿Es realmente un mundo Hycean, o encaja mejor en los modelos de mini-Neptuno o de océano de magma?
4. ¿Pueden los procesos abióticos conocidos (fotoquímica, química de alta temperatura) o quizás procesos novedosos aún no considerados, producir DMS y/o DMDS en concentraciones superiores a 10 ppmv bajo las condiciones específicas (composición atmosférica, temperatura, presión, campo de radiación UV) de K2-18b?
5. ¿Qué otras moléculas están presentes (o notablemente ausentes) en la atmósfera de K2-18b que puedan proporcionar un contexto químico crucial? Por ejemplo, la detección o no detección de etano (C2​H6​), otros compuestos de azufre (OCS, CS2​, H2​S, SO2​), o indicadores de desequilibrio químico.¹⁵

D. Direcciones Futuras de Investigación

Abordar estas preguntas requerirá un esfuerzo concertado y multifacético en los próximos años:

• Observaciones Adicionales con JWST: La prioridad más inmediata es obtener más tiempo de observación de K2-18b con el JWST. Esto podría incluir más tránsitos observados con NIRSpec y MIRI para mejorar la relación señal-ruido y la significancia estadística, potencialmente cubriendo rangos de longitud de onda más amplios o utilizando modos de mayor resolución espectral para intentar separar las firmas de DMS y DMDS y buscar otras moléculas clave.¹
• Modelado Teórico Avanzado: Se necesitan modelos atmosféricos y climáticos más sofisticados para K2-18b. Estos modelos deben incorporar redes de reacciones químicas complejas, incluyendo la química del azufre en atmósferas ricas en hidrógeno bajo la irradiación de una enana roja, y explorar diferentes escenarios planetarios (Hycean, mini-Neptuno, etc.) y posibles entradas geológicas.⁵
• Experimentos de Laboratorio: Es crucial realizar experimentos de laboratorio que simulen las condiciones atmosféricas esperadas en K2-18b (composición de gases, temperatura, presión, espectro de radiación UV). Estos experimentos pueden medir las tasas de producción abiótica de DMS, DMDS y compuestos relacionados a través de la fotoquímica y otros procesos, y determinar con precisión sus propiedades espectrales (secciones transversales de absorción) bajo esas condiciones, que son necesarias para interpretar correctamente los espectros observados.⁵
• Planetología Comparada: Estudiar otros exoplanetas en la categoría de sub-Neptunos y candidatos a Hycean ayudará a construir una comprensión más amplia de esta clase de planetas, sus atmósferas y su diversidad, proporcionando un contexto comparativo para K2-18b.²

E. Enfoque Sinergético Necesario

Es evidente que el camino a seguir requiere una fuerte sinergia entre la observación, la teoría y el trabajo de laboratorio.¹⁸ El progreso no dependerá únicamente de obtener mejores espectros de K2-18b, sino también, y en igual medida, de lograr avances fundamentales en nuestra comprensión de la química del azufre en entornos planetarios exóticos y de refinar nuestra definición y evaluación de los biomarcadores en función del contexto planetario.¹⁵ Las observaciones guían y prueban los modelos, los modelos informan las estrategias de observación y sugieren experimentos clave, y los experimentos de laboratorio proporcionan los datos fundamentales (tasas de reacción, espectros) necesarios para ambos.²¹ El caso de K2-18b subraya que la ciencia de los biomarcadores está evolucionando más allá de la simple detección de una molécula «prometedora» hacia una evaluación más holística del entorno planetario completo y la consideración rigurosa de posibles imitaciones no biológicas.¹⁵

VIII. Conclusión: K2-18b – Un Candidato Prometedor Bajo Intenso Escrutinio

A. Resumen de Hallazgos

Las investigaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb han revelado una atmósfera intrigante en el exoplaneta K2-18b. Se ha confirmado la presencia de metano (CH4​) y dióxido de carbono (CO2​), junto con una escasez de amoníaco (NH3​), una composición consistente con la hipótesis de un mundo Hycean. Además, observaciones más recientes han proporcionado evidencia, con una significancia estadística de ~3$\sigma$, de la posible presencia de sulfuro de dimetilo (DMS) y/o disulfuro de dimetilo (DMDS) en concentraciones extraordinariamente altas (>10 ppmv) en comparación con la Tierra.

B. Evaluación de la Afirmación del Biomarcador

Si bien el DMS y el DMDS son producidos predominantemente por la vida en la Tierra, su estatus como biomarcadores inequívocos en contextos extraterrestres se ha visto significativamente debilitado por la confirmación reciente de rutas de producción abiótica en cometas y en el medio interestelar, así como en experimentos de laboratorio. Sumado a esto, las incertidumbres que rodean la robustez estadística de la detección en K2-18b, la ambigüedad entre DMS y DMDS, el debate sobre la naturaleza fundamental del planeta y la dificultad para explicar la altísima abundancia inferida, hacen que cualquier afirmación sobre la detección de vida en K2-18b sea prematura e injustificada con la evidencia actual.³

C. Importancia para la Astrobiología

Independientemente de la interpretación final de la señal de DMS/DMDS, las observaciones de K2-18b son de enorme importancia para el campo de la astrobiología. Demuestran la capacidad sin precedentes del JWST para sondear las atmósferas de mundos potencialmente habitables en la zona habitable de estrellas cercanas.² Además, este caso está impulsando avances cruciales en la ciencia de los biomarcadores, obligando a la comunidad a refinar las definiciones, considerar el contexto planetario de manera más rigurosa y desarrollar metodologías para distinguir entre señales biológicas y abióticas.¹⁴ K2-18b sirve como un laboratorio natural invaluable y un caso de estudio fundamental para probar y mejorar nuestros enfoques en la búsqueda de vida en otros lugares.

D. Perspectiva Final

K2-18b sigue siendo un objetivo fascinante y de alta prioridad para la investigación futura.¹ La posibilidad de que albergue un océano habitable, y quizás incluso vida, es profundamente tentadora.¹⁴ Sin embargo, la ciencia exige rigor y escepticismo. Es primordial llevar a cabo una investigación científica exhaustiva, abordando sistemáticamente las numerosas incertidumbres y explorando todas las explicaciones plausibles, antes de poder extraer conclusiones definitivas. El trabajo en curso sobre K2-18b y otros exoplanetas similares marca el comienzo de lo que podría ser una era revolucionaria en nuestra capacidad para responder a la antigua pregunta de si estamos solos en el universo.¹⁰

Obras citadas

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